Khi hiểu lực ma sát là gì, bạn sẽ thấy nó hầu như xảy ra liên tục xung quanh chúng ta và rất có thể áp dụng trong cuộc sống hàng ngày. Công thức chuẩn tính lực ma sát và nhiều câu hỏi khác liên quan đến lực ma sát của sắt sẽ được đề cập trong bài viết này.
Lực ma sát là gì?
Một ví dụ đơn giản về ma sát bạn có thể thấy đó là khi bạn kéo hoặc đẩy một thùng gỗ trên sàn, sự tiếp xúc giữa bề mặt thùng gỗ và sàn nhà sẽ tạo ra ma sát.
Khái niệm lực ma sát
Lực ma sát được tạo ra khi hai bề mặt tiếp xúc và trượt vào nhau. Lực này được xác định bởi cấu tạo của bề mặt tiếp xúc và lực tác dụng lên hai vật cọ sát vào nhau. Khối lượng của lực ma sát phụ thuộc vào góc ma sát và vị trí tiếp xúc giữa hai vật tham gia.
Trọng lực là lý do tại sao các vật thể có ma sát khi chúng chạm vào nhau. Các điểm và vùng tiếp xúc chắc chắn không đồng đều.
Công thức tính lực ma sát
Nếu một vật được đặt lên một vật khác thì lực ma sát sẽ bằng trọng lượng của vật đó. Nếu một vật bị đẩy vào một bề mặt thì lực ma sát tăng và lớn hơn trọng lượng của vật.
Tổng lực ma sát mà một bề mặt có thể tác dụng lên một vật có thể dễ dàng đo được bằng công thức sau:
Fms= μ.N
Trong đó:
- Fms: độ lớn của lực ma sát (N)
- µ: là hệ số ma sát
- N: áp suất (N)
Đầu tiên, khối lượng ma sát gần như không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc. Nếu bạn trượt một viên gạch trên bàn thì lực ma sát dù viên gạch đó phẳng hay đứng yên là như nhau.
Thứ hai, ma sát tỷ lệ thuận với trọng lượng ép các bề mặt lại với nhau. Nếu bạn trượt một tải gồm ba viên gạch dọc theo một cái bàn, lực ma sát sẽ lớn gấp ba lần so với khi bạn trượt một viên gạch. Như vậy tỉ số giữa ma sát F và tải trọng L là như nhau. Tỷ lệ không đổi này được gọi là hệ số ma sát và thường được ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp mu (μ).
Về mặt toán học, μ = F/L. Vì ma sát và tải trọng được đo bằng đơn vị lực (chẳng hạn như pound hoặc Newton), nên hệ số ma sát là không thứ nguyên.
Giá trị hệ số ma sát trong trường hợp một hoặc nhiều viên gạch trượt trên bàn gỗ sạch là 0,5 chứng tỏ phải tác dụng một lực bằng nửa trọng lượng viên gạch để thắng lực ma sát để viên gạch chuyển động. . .năng động. tiến về phía trước với tốc độ không đổi.
Lực ma sát cản trở chuyển động của vật. Vì ma sát mô tả cho đến nay tăng lên giữa các bề mặt trong chuyển động tương đối nên nó được gọi là ma sát động học.
Áp dụng lực ma sát trong cuộc sống
Ma sát được sử dụng rất nhiều trong cuộc sống, các đồ vật được giữ chắc chắn tại chỗ nhờ ma sát, ví dụ như móng tay được đóng đinh chắc chắn vào tường, bàn tay của chúng ta cũng có thể giữ đồ vật….
Có bao nhiêu loại lực ma sát?
Ma sát là lực cạnh tranh với chuyển động giữa bất kỳ bề mặt nào tiếp xúc với đế. Giữa các vật rắn, lực ma sát được chia thành 3 loại:
Lực ma sát trượt
Khi các bề mặt rắn trượt lên nhau sẽ tạo ra lực ma sát trượt, lực ma sát trượt nhỏ hơn lực ma sát tĩnh.
Lực ma sát trượt là lực ma sát tác dụng lên các vật khi chúng trượt trên một bề mặt. Lực ma sát trượt nhỏ hơn lực ma sát tĩnh. Đây là lý do tại sao việc kéo thiết bị trên mặt đất sau khi bạn bắt đầu di chuyển sẽ dễ dàng hơn là để thiết bị di chuyển ban đầu.
Lực ma sát trượt có thể có giá trị, ví dụ, lực ma sát trượt áp dụng khi đầu bút bi chạm vào giấy. Chỉ cần có đủ lực ma sát giữa bút và giấy là có thể viết được chữ.
Công thức:
Fmst = µt.N
Trong đó:
- µ: hệ số ma sát
- N: lực tác động,
- t: thời gian tác động
Khi một vật trượt lên một vật khác sẽ xuất hiện một lực đối kháng tác dụng giống như lực ma sát trượt. Ví dụ minh họa về ma sát trượt là:
- Chà xát tay tạo ra nhiệt do ma sát trượt.
- Cửa sổ trượt
- Di chuyển chuột lên mặt bàn
- Viết bằng phấn lên bảng
Ma sát lăn
Ma sát lăn xảy ra khi một bánh xe, quả bóng hoặc hình trụ lăn tự do trên một bề mặt, chẳng hạn như trong ổ bi và ổ lăn. Nguyên nhân cơ bản của ma sát lăn là sự phân bố năng lượng liên quan đến chuyển động xoắn của vật thể.
Nếu quả bóng cứng lăn trên một mặt phẳng thì quả bóng bị nén nhẹ và mặt phẳng đó hơi lõm xuống ở các điểm tiếp xúc.
Ví dụ về lực ma sát lăn
Ma sát lăn là một loại ma sát động học, hay động năng, tạo ra lực khi một vật lăn lên vật khác. Ví dụ, khi một đĩa tròn, bánh xe, vòng hoặc quả cầu lăn trên một bề mặt, lực cản trở chuyển động của nó là lực ma sát lăn.
Những ví dụ khác
- Một quả bóng rổ lăn trên sân sau một thời gian sẽ dừng lại.
- Lốp xe lăn trên đường hoặc bánh xe ván trượt lăn trên đường là hai ví dụ về lực ma sát lăn.
- Sơn tường bằng con lăn sơn.
Ma sát nghỉ
Lực ma sát đứng yên (ma sát tĩnh) xảy ra sớm hơn để hộp trượt và chuyển động. Trong khu vực này, lực ma sát sẽ tỷ lệ bằng nhau và ngược chiều với chính lực đẩy. Khi mức lực đẩy tăng lên thì lực ma sát cũng giảm đi.
Nếu lực đẩy tiếp tục tăng thì cuối cùng hộp sẽ bắt đầu trượt. Khi hộp bắt đầu trượt, loại ma sát cản trở chuyển động của hộp thay đổi từ ma sát tĩnh sang ma sát động. Điểm ngay trước khi hộp trượt được gọi là chuyển động giữ nguyên. Đây cũng có thể được coi là lực ma sát tĩnh tối đa trước khi trượt.
Tổng lực ma sát tĩnh cực đại bằng hệ số ma sát tĩnh 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
Ví dụ về ma sát tĩnh
Lực ma sát tĩnh tác dụng lên hai vật tiếp xúc nhau, tức là vật này ép lên vật kia.
Hãy xem xét một số ví dụ cụ thể:
- Trong khi đi bộ, chuyển động lùi của chân chúng ta tạo áp lực lên mặt đường trong khi chân kia di chuyển về phía trước.
- Ma sát tĩnh xảy ra khi hai tấm vải trượt qua nhau.
Làm thế nào để giảm lực ma sát?
Ứng dụng của ma sát mang lại nhiều lợi ích trong cuộc sống, nhưng ma sát còn làm giảm tuổi thọ của máy móc, thiết bị xung quanh chúng ta, đó là lý do vì sao các nhà nghiên cứu kỹ thuật thường tìm mọi cách để giảm thiểu nó. Dưới đây là 3 cách điển hình để giảm ma sát:
Làm giảm lực ma sát tĩnh
Tìm cách gây ra chuyển động lùi trước khi tiến về phía trước cho đầu tàu, giúp đầu tàu chịu được lực ma sát tĩnh của từng toa chứ không phải toàn bộ đoàn tàu.
Dùng bề mặt chất liệu giảm ma sát
Cách thông thường để giảm ma sát là sử dụng chất bôi trơn như chất bôi trơn thường thấy trong động cơ xe và máy móc, để tránh hao mòn lâu dài.
Chuyển hóa ma sát trượt thành lăn
Việc sử dụng vòng bi là phương pháp chuyển hóa ma sát trượt thành ma sát lăn nhằm tăng hiệu quả và giảm mài mòn sản phẩm.
Với những thông tin gần đây, chúng tôi tin chắc rằng mình đã cung cấp cho bạn những kiến thức rất hữu ích. Chúc các bạn học tập vui vẻ và chia sẻ bài viết để bạn bè cùng tham khảo nhé.
