Bài viết giải thích chi tiết về lực ma sát trong vật lý lớp 10

Lực Ma Sát Là Gì? Khái Niệm, Công Thức, Ví Dụ Minh Họa

Trong vật lý học lực 10, khái niệm lực ma sát là một trong những khái niệm quan trọng cần nắm vững. Lực ma sát là lực cản, ngăn cản chuyển động của vật thể, xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc giữa hai vật. Hiểu biết về lực ma sát sẽ giúp chúng ta ứng dụng vào thực tiễn cuộc sống.

Các loại lực ma sát thường gặp

Có hai loại lực ma sát phổ biến là lực ma sát tĩnh và lực ma sát động (hay còn gọi là lực ma sát trượt). Hãy cùng tìm hiểu cụ thể hơn về hai loại lực ma sát này nhé!

Lực ma sát tĩnh

Lực ma sát tĩnh là lực ma sát xuất hiện khi vật ở trạng thái đứng yên tiếp xúc với bề mặt, ngăn không cho vật di chuyển. Lực ma sát tĩnh cản trở sự chuyển động của vật.

Ví dụ: Khi đặt một hòn bi lên bàn, ban đầu hòn bi không di chuyển do lực ma sát tĩnh giữa bề mặt hòn bi và mặt bàn. Do lực ma sát tĩnh mà hòn bi duy trì được trạng thái đứng im.

Lực ma sát động

Lực ma sát động (hay còn gọi là lực ma sát trượt) là lực ma sát xuất hiện khi hai bề mặt tiếp xúc trượt vào nhau. Lực này ngăn cản động lực của vật (ngăn sự trượt của hai bề mặt tiếp xúc).

Ví dụ: Khi tác dụng một lực đẩy nhỏ vào hòn bi thì hòn bi sẽ lăn đi, nhưng sẽ có lực ma sát động xuất hiện để ngăn cản sự lăn của hòn bi.

Định luật ma sát

Định luật về ma sát được kết luận như sau:

Nghĩa là lực ma sát luôn ngược chiều với phương chuyển động tương đối của các bề mặt tiếp xúc nhằm ngăn cản sự di chuyển của các bề mặt này.

Công thức tính lực ma sát trượt

Lực ma sát trượt tỉ lệ thuận với lực ép ⃗N giữa hai bề mặt tiếp xúc. Công thức tính lực ma sát trượt như sau:

• ⃗fs: vectơ lực ma sát trượt (N)
• μ: hệ số ma sát trượt
• ⃗N: lực ép vuông góc với mặt phẳng tiếp xúc (N)

Tóm lại, để tính được lực ma sát trượt cần xác định trước hai đại lượng:

• Hệ số ma sát trượt μ
• Lực ép ⃗N

Ý nghĩa vật lý của hệ số ma sát trượt

Hệ số ma sát trượt là tỉ số giữa độ lớn vectơ lực ma sát với độ lớn vectơ lực ép ⃗N giữa hai bề mặt:

Giá trị của hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào chất liệu, bề mặt tiếp xúc của hai vật thể. Một số giá trị hệ số ma sát trượt thường gặp:

Ví dụ: Tính lực ma sát khi kéo một hòn bi trên mặt phẳng

Bài toán: Một hòn bi chì có khối lượng 0,2 kg được kéo trên mặt phẳng ngang bằng một lực nằm ngang có độ lớn 1,6 N. Biết hệ số ma sát giữa hòn bi và mặt phẳng là 0,1. Hãy tính:

• Lực ép của hòn bi lên mặt phẳng.
• Độ lớn lực ma sát ngăn cản chuyển động của hòn bi.

Lời giải

• + Lực ép của hòn bi

• + Lực ma sát

Như vậy, lực ma sát ngăn cản chuyển động của hòn bi có độ lớn 0,2N.

Lực Ma Sát - Lực Hữu Ích Trong Cuộc Sống

Trong vật lý học, người ta vẫn thường nói lực ma sát là một lực phản hồi, gây tổn hao năng lượng khi vật chuyển động. Nhưng đồng thời, nếu biết ứng dụng đúng cách thì lực ma sát lại là một lực vô cùng hữu ích với cuộc sống con người.

Lực ma sát - Lực gây tổn hao năng lượng

Khi một vật di chuyển trên bề mặt, chúng ta cần tác dụng thêm một lực để khắc phục lực ma sát. Chính vì thế mà năng lượng để duy trì chuyển động bị tiêu tốn một phần do "tác động" của lực ma sát.

Chẳng hạn, khi chúng ta đẩy mạnh xe đạp để tăng tốc độ thì phải dùng lực đạp mạnh hơn. Nguyên nhân là do lực ma sát mặt đường với bánh xe càng lớn hơn. Năng lượng dùng để duy trì chuyển động của xe đạp bị hao tổn một phần đáng kể bởi ma sát.

Ứng dụng của lực ma sát trong thực tế

Nhưng bên cạnh những tác động tiêu cực kể trên thì lực ma sát còn đóng vai trò rất quan trọng, phục vụ tốt cho cuộc sống của con người. Sau đây là một số ví dụ:

+ Giữ chặt các vật dụng

Nhờ lực ma sát mà ta có thể cầm nắm, giữ chặt các vật dụng trong tay. Ví dụ: cầm chặt cốc, nắm chặt tay lái xe, giữ vững điện thoại,... Khi nhìn thấy những người thợ leo trèo cao ốc hay thợ sửa ăng-ten trên nóc nhà, bạn sẽ nhận ra tầm quan trọng của lực ma sát giúp họ giữ vững công cụ trong tay, tránh rơi rớt.

+ Cho phương tiện di chuyển vững chắc

Nhờ lực ma sát mà lốp xe tương tác với mặt đường, giúp cho xe di chuyển vững chắc, không

Các bạn có thể tham khảo thêm nguồn khác: