Trả lời chi tiết, chính xác câu hỏi “Hệ số ma sát là gì?” và phần kiến thức tham khảo là tài liệu cực hữu dụng bộ môn Vật lí 10 cho các bạn học sinh và các thầy cô giáo tham khảo.
Trả lời câu hỏi: Hệ số ma sát là gì?
Hệ số ma sát không phải là một đại lượng có đơn vị, nó biểu thị tỉ số của lực ma sát nằm giữa hai vật trên lực tác dụng đồng thời lên chúng. Hệ số ma sát phụ thuộc vào chất liệu làm nên vật. Các hệ số ma sát có thể nằm trong khoảng từ 0 cho tới một giá trị lớn hơn 1- trong điều kiện tốt, lốp xe trượt trên bê tông có thể tạo ra hệ số ma sát với giá trị là 1,7.
Hệ số ma sát là một đại lượng mang tính thực nghiệm; nó được xác định ra trong quá trình thì nghiệm chứ không phải từ tính toán. Những bề mặt ráp có khả năng tạo nên những giá trị cao hơn cho hệ số ma sát. Hầu hết các vật liệu khô kết hợp với nhau cho ta hệ số ma sát nằm trong khoảng từ 0.3 đến 0.7. Hệ số ma sát có giá trị không chỉ xuất hiện trong trường hợp bay lên nhờ có từ trường
Hãy cùng Top lời giải tìm hiểu thông tin về hệ số ma sát nhé!
Kiến thức mở rộng về Hệ số ma sát
1. Khái niệm Lực ma sát
Lực ma sát được tạo ra bởi hai mặt tiếp xúc và trượt lên nhau, lực này được xác định bởi kết cầu bề mặt tiếp xúc và lực tác động lên hai vật thể ma sát vào nhau. Khối lượng của lực ma sát phụ thuộc vào góc ma sát và vị trí tiếp xúc giữa hai vật ảnh hưởng.
2. Công thức tính lực ma sát
Nếu đặt một vật vào một vật thì lực ma sát sẽ bằng trọng lượng của vật đó. Nếu một vật bị đẩy so với bề mặt, thì lực ma sát sẽ tăng lên và trở nên lớn hơn trọng lượng của vật đó.
Có thể dễ dàng đo được toàn bộ lực ma sát mà một bề mặt có thể tác dụng lên một vật thể bằng cách sử dụng công thức sau:
Fms= μ.N
Trong đó:
+ Fms: độ lớn của lực ma sát [N]
+ µ: là hệ số ma sát
+ N: áp lực [N]
3. Một số loại lực ma sát
a. Lực ma sát trượt
Khi hat bề mặt rắn tác động trượt lên nhau sẽ sinh ra lực ma sát trượt, ma sát trượt yếu hơn ma sát nghỉ.
Lực ma sát trượt là ma sát tác dụng lên các vật khi chúng trượt trên bề mặt. Ma sát trượt yếu hơn ma sát nghỉ. Đó là lý do tại sao việc trượt một phần thiết bị trên sàn sau khi bạn bắt đầu di chuyển sẽ dễ dàng hơn là để nó di chuyển ngay từ đầu.
Lực ma sát trượt có thể có giá trị, ví dụ lực ma sát trượt ứng dụng khi đầu bút bi tác động lên giấy, chỉ cần có đủ ma sát giấy bút và giấy là có thể viết thành chữ.
Công thức:
Fmst = µt.N
Trong đó:
+ µ: hệ số ma sát
+ N: lực tác động,
+ t: thời gian tác động
b. Lực ma sát nghỉ
Ma sát nghỉ [ma sát tĩnh] xảy ra sớm hơn để hộp trượt và di chuyển. Trong khu vực này, lực ma sát sẽ có tỷ lệ bằng nhau và ngược hướng với chính lực đẩy. Khi mức độ của lực đẩy tăng thì lực ma sát cũng giảm.
Nếu lượng của lực đẩy tiếp tục tăng lên thì cuối cùng hộp sẽ bắt đầu trượt. Khi hộp bắt đầu trượt, loại ma sát chống lại chuyển động của hộp chuyển từ ma sát nghỉ sang ma sát động học. Điểm ngay trước khi hộp trượt được gọi là chuyển động cản trở. Đây cũng có thể được coi là lực ma sát nghỉ lớn nhất trước khi trượt.
Tổng của lực ma sát nghỉ lớn nhất bằng với hệ số ma sát nghỉ nhân với lực pháp tuyến tồn tại giữa hộp và bề mặt.
Công thức được tính như sau:
F = F0.kt
Trong đó:
+ F0: là lực tác dụng lên mặt phẳng
+ kt: là hệ số ma sát tĩnh
c. Lực ma sát lăn
Xuất hiện khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác cản trở chuyển động lăn, độ lớn của lực ma sát lăn luôn nhỏ hơn lực ma sát trượt vì vậy đẩy một chiếc xe có bánh xe sẽ nhẹ nhàng hơn rất nhiều so với đẩy vật cùng khối lượng trượt trên sàn.
– Khi một vật lăn trên một vật khác, xuất hiện nơi tiếp xúc và cản trở chuyển động lăn.
Fmsl có đặc điểm như lực ma sát trượt.
4. Bài tập vận dụng
Bài 1: Một ô tô khối lượng 1,5 tấn chuyển động thẳng đều trên đờng. Hệ số ma sát lăn giữa bánh xe và mặt đường là 0,08. Tính lực làm cản trở chuyển động của xe trên mặt đường [bỏ qua lực cản không khí]
Lời giải
Lực làm cản trở chuyển động của xe trên mặt đường là lực ma sát
Fmsl = μl.N = μl.mg = 0,08. 1500.9,8 = 1176 N
Bài 2: Một vật khối lượng m = 1 kg được kéo chuyển động trượt theo phương nằm ngang bởi lực F→ hợp với phương ngang một góc 30°. Độ lớn F = 2 N. Sau khi bắt đầu chuyển động được 2s, vật đi được quãng đường 1,66 m. Cho g = 10 m/s2. Tính hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt sàn
Lời giải
Chọn chiều dương như hình vẽ, gốc thời gian là lúc vật bắt đầu chuyển động
Áp dụng định luật II Newton:
Chiếu phương trình lên chiều dương phương ngang, ta có:
- Fms + F2 = ma [1]
Chiếu phương trình lên chiều dương phương thẳng đứng, ta có:
N + F1 = P
⇒ N = mg– F.sin30°
⇒ phương trình [1] trở thành: - μ[ mg - F.sin30° ] + F.cos30° = ma [2]
Lại có:
Thay vào phương trình [2]:
- μ[1.10 - 2.sin30°] + 2.cos30° = 1.0,83
⇒μ = 0,1
Bài 3: Một toa tàu có khối lượng m = 80 tấn chuyển động thẳng đều dưới tác dụng của lực kéo F = 6.104 N. Xác định lực ma sát và hệ số ma sát giữa toa tàu với mặt đường
Lời giải
Tàu chuyển động thẳng đều nên a=0
⇒ Fms = 6.104 N = μmg
Bài 4: Một đầu máy tạo ra một lực kéo để kéo một toa xe có khối lượng m = 3 tấn chuyển động với gia tốc a = 0,2 m/s2. Biết hệ số ma sát giữa toa xe với mặt đường là k = 0,02. Hãy xác định lực kéo của đầu máy. Cho g = 9,8 m/s2
Hướng dẫn:
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của toa xe
Áp dụng định luật II Newton:
Chiếu phường trình trên lên chiều dương ta có:
F – Fms = ma
⇒ F = ma + kmg = 3.103.[0,2 + 0,02.9,8] = 117,6 N
Hiện nay có rất nhiều các bạn học sinh không biết lực ma sát trược là gì? Độ lớn của lực ma sát trượt có đặc điểm gì, phụ thuộc vào yếu tố nào? Hay công thức tính lực ma sát trượt như thế nào? Chính vì vậy, trong bài viết dưới đây Điện máy Sharp Việt Nam sẽ chia sẻ lý thuyết về lực ma sát trược và các dạng bài tập có lời giải chi tiết trong bài viết dưới đây để các bạn cùng tham khảo
Lực ma sát trượt là gì?
Lực ma sát trượt là lực ma sát sinh ra khi một vật chuyển động trượt trên một bề mặt, thì bề mặt tác dụng lên vật tại chỗ tiếp xúc một lực ma sát trượt, cản trở chuyển động của vật trên bề mặt đó.
Đặc điểm của ma sát trượt:
Độ lớn của lực ma sát trượt có đặc điểm gì, phụ thuộc vào yếu tố nào?
Hệ số ma sát trượt là gì?
Hệ số ma sát trượt là hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của lực ma sát trượt và độ lớn của áp lực. Ký hiệu là: μt, được đọc là muy t. Hệ số ma sát trượt μt phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.
Công thức tính lực ma sát trượt
Lực ma sát trượt được tính bằng tích của hệ số ma sát nghỉ và độ lớn của áp lực [ phản lực] lên mặt tiếp xúc
Fmst = µt.N
Trong đó:
Tham khảo thêm:
Bài tập tính lực ma sát trượt có lời giải
Ví dụ 1: Kéo vật trượt đều theo phương ngang bằng một lực Fk có phương như hình vẽ phí bên dưới:
Áp lực N’ là lực nén của vật m lên bề mặt tiếp xúc đặt tại mặt tiếp xúc lực này sinh ra phản lực N cùng phương ngược chiều cùng độ lớn có điểm đặt tại vật m.
=> Ta có: Fmst = µ.N’=µ.N =µ.m.g
Lực kéo Fk hợp với phương ngang một góc α lực được phân tích thành 2 lực thành phần có phương hướng lên trên giúp nâng vật lên và giúp vật trượt đều theo phương ngang. Trong trường hợp này lực nâng đã làm giảm áp lực mà vật nén xuống sàn, vì vậy
Công thức tính lực ma sát trượt trong trường hợp này là:
Fmst = µ.N’=µ.N = µ[P – F1] = µ.mg – µ.Fksinα
Nếu lực Fk có độ lớn tăng dần khi Fk chưa đủ lớn thì độ lớn của lực ma sát nghỉ Fmsn=Fk cho đến khi Fk đủ lớn vật bắt đầu trượt đều => Fmst = [Fmsn]max
Ví dụ 2: Một vật khối lượng m = 1 kg được kéo chuyển động trượt theo phương nằm ngang bởi lực F→ hợp với phương ngang một góc 30°. Độ lớn F = 2 N. Sau khi bắt đầu chuyển động được 2s, vật đi được quãng đường 1,66 m. Cho g = 10 m/s2. Tính hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt sàn
Lời giải
Chọn chiều dương như hình vẽ, gốc thời gian là lúc vật bắt đầu chuyển động
Áp dụng định luật II Newton:
Fms→ + P→ + N→ + F1→ + F2→ = m.a→
Chiếu phương trình lên chiều dương phương ngang, ta có:
Fms + F2 = ma [1]
Chiếu phương trình lên chiều dương phương thẳng đứng, ta có:
N + F1 = P
⇒ N = mg – F.sin30°
⇒ phương trình [1] trở thành: – μ[ mg – F.sin30° ] + F.cos30° = ma [2]
Lại có: s = x0 + v0t + ½at2
⇒ 1,66 = ½a.22 ⇒ a = 0,83 m/s2
Thay vào phương trình [2]:
μ[1.10 – 2.sin30°] + 2.cos30° = 1.0,83
⇒ μ = 0,1
Ví dụ 3: Một toa tàu có khối lượng m = 80 tấn chuyển động thẳng đều dưới tác dụng của lực kéo F = 6.104 N. Xác định lực ma sát và hệ số ma sát giữa toa tàu với mặt đường
Hướng dẫn:
Tàu chuyển động thẳng đều ⇒ Fms→ cân bằng với F→
⇒ Fms = 6.104 N = μmg
⇒ μ = 6.104: 80.103.10 = 0,075
Ví dụ 4: Cần kéo một vật trọng lượng 20 N với một lực bằng bao nhiêu để vật chuyển động đều trên một mặt sàn ngang. Biết hệ số ma sát trượt của vật và sàn là 0,4.
Lời giải:
Để vật chuyển động đều thì F = Fms = μN = μP = 0,4.20 = 8 N
Hy vọng với những kiến thức về lực ma sát trượt là gì và công thức tính lực ma sát trượt giúp các bạn có thể áp dụng vào làm bài tập đơn giản và chính xác
Đánh giá bài viết
XEM THÊM
Tốc độ góc là gì? Công thức tính tốc độ góc chính xác 100%
Lý thuyết 3 định luật Niutơn và bài tập có lời giải từ A- Z