Lực ma sát là kiến thức mà chúng ta đã được học trong chương trình vật lý. Bạn có nhớ lực ma sát là gì không? Có mấy loại lực ma sát và tác động của lực ma sát ảnh hưởng như thế nào đến cuộc sống? Cùng Hapoin tìm hiểu những thông tin về lực ma sát trong bài viết dưới đây nhé!
Lực ma sát là gì?
Đầu tiên, cùng tìm hiểu ma sát là gì nhé! Ma sát theo vật lý là một lực cản và xuất hiện ở giữa các bề mặt của vật chất. Hay có thể hiểu ma sát là một lực cản trở các chuyển động của vật được tạo ra bởi những vật tiếp xúc trực tiếp.
Lực ma sát là các lực cản trở chuyển động được sinh ra khi các vật có sự tiếp xúc hay cọ xát với nhau. Khi giữa bề mặt của vật tiếp xúc và tạo ra chuyển động thì lực ma sát sẽ chuyển hóa động năng của vật thành năng lượng ở dạng khác. Việc chuyển hóa này thường diễn ra bởi sự va chạm phân tử giữa các bề mặt và gây ra chuyển động nhiệt năng hoặc thế năng trong biến dạng của các chuyển động electron và được tích lũy thành một phàn điện năng hoặc quang năng.
Thực tế, trong đa số các trường hợp động năng sẽ chuyển hóa thành nhiệt năng là chủ yếu.
Lực ma sát nghĩa là gì – Tại sao lại có lực ma sát (Ảnh: Internet)
Phân loại lực ma sát
Để hiểu rõ hơn khi tìm hiểu về lực ma sát là gì, cùng tìm hiểu các loại lực ma sát.
Lực ma sát trượt
Lực ma sát trượt được sinh ra khi vật chuyển động trượt trên một bề mặt tiếp xúc nào đó. Khi ấy, bề mặt này sẽ tác dụng lên vật ở điểm tiếp xúc một lực gọi là lực ma sát trượt và đồng thời sẽ gây ra các cản trở chuyển động của vật lên bề mặt.
Đặc điểm của lực ma sát trượt:
- Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của các vật đang trượt lên nhau hoặc trượt trên bề mặt khác.
- Phương của vật sẽ song song với bề mặt tiếp xúc
- Lực ma sát trượt có chiều ngược với chiều chuyển động tương đối khi so sánh với về mặt tiếp xúc.
- Lực ma sát có độ lớn tỷ lệ với độ lớn của áp lực.
Độ lớn của lực ma sát trượt không phụ thuộc vào diện tích, tốc độ tiếp xúc của vật mà phụ thuộc vào trạng thái của bề mặt và vật liệu của hai mặt tiếp xúc.
Hệ số ma sát trượt:
- Hệ số tỷ lệ giữa độ lớn của áp lực và độ lớn của lực ma sát trượt gọi là hệ số ma sát trượt, ký hiệu là µ
- Hệ số ma sát sẽ phụ thuộc vào các yếu tố trạng thái (tình trạng) của hai mặt tiếp xúc và loại vật liệu. Hệ số ma sát trượt sẽ được sử dụng để tính độ lớn của lực ma sát trượt
Công thức của lực ma sát trượt: Fmst=μ.N
Trong đó:
- Fmst: Độ lớn của lực ma sát
- μ: Hệ số ma sát
- N: Áp lực lên bề mặt tiếp xúc
Lực ma sát trượt là gì – Các loại lực ma sát (Ảnh: Internet)
Lực ma sát nghỉ
Khi hai vật tiếp xúc với nhau sẽ xuất hiện lực ma sát nghỉ. Khi có ngoại lực, bề mặt tiếp xúc sẽ tác dụng lên vật và tạo ra một ngoại lực làm vật tương đối đứng yên trên bề mặt hoặc thành phần của ngoại lực. Khi bề mặt tiếp xúc tác dụng lên vật sẽ khiến vật có xu hướng chuyển động.
Đặc điểm của lực ma sát nghỉ:
- Điểm đặt của lực đặt tại vật tức là sẽ sát với bề mặt tiếp xúc
- Lực có phương song song với về mặt tiếp xúc
- Có chiều ngược với lực của ngoại lực.
- Có độ lớn bằng độ lớn của lực tác dụng lên vật
Lực ma sát nghỉ sẽ có độ lớn bằng với độ lớn của lực tác dụng lên vật và có độ lớn cực đại khi vật bắt đầu chuyển động. Giá trị tối đa của lực ma sát nghỉ được xác định bằng công thức sau:
F = F0.n
Trong đó:
- F0: Lực mà vật đã tác dụng lên mặt phẳng
- n: Hệ số ma sát nghỉ
Lực ma sát lăn
Loại tiếp theo khi tìm hiểu các loại lực ma sát là gì chính là lực ma sát lăn. Lực ma sát lăn là lực cản trở chuyển động lăn của những vật có hình tròn. Độ lớn lực ma sát lăn sẽ nhỏ hơn các lực ma sát động khác. Khi vật lăn trên bề mặt tiếp xúc của vật khác thì lực ma sát sẽ xuất hiện ở nơi tiếp xúc và làm cản trở chuyển động lăn với đặc điểm giống với lực ma sát trượt.
Lực ma sát lăn là gì – Lực ma sát nghỉ (Ảnh: Internet)
Lực ma sát nhớt
Lực ma sát nhớt xuất hiện khi có sự tương tác giữa chất lỏng hoặc khí với vật thể rắn. Sự xuất hiện của lực ma sát nhớt không chỉ do sự cọ sát mà có thể được tạo ra khi lực ma sát có phương trùng với tiếp tuyến của bề mặt tiếp xúc hoặc khi một lực có phương vuông góc với bề mặt tiếp xúc.
Khi chất lỏng càng nhớt thì lực ma sát nhớt càng đặc. Ví dụ như mật ong có lực nhớt lớn hơn của nước.
Hệ số ma sát
Thông tin tiếp theo khi tìm hiểu lực ma sát là gì chính là hệ số ma sát. Hệ số ma sát không phải là 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 sẽ phụ thuộc bởi chất liệu làm nên vật.
Các hệ số ma sát có thể nằm trong khoảng từ 0 đến giá trị lớn hơn 1. Dưới đây là bảng giá trị hệ số ma sát của một số vật liệu phổ biến:
Bảng hệ số ma sát của một số vật liệu phổ biến (Ảnh: Internet)
Ứng dụng của lực ma sát là gì?
Lực ma sát thường xuất hiện ở trong tự nhiên và diễn ra xung quanh đời sống của chúng ta những không phải ai cũng để ý. Lực ma sát có rất nhiều ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khau nhau:
- Lực ma sát giúp các phương tiện đang di chuyển không bị trượt bánh ở đoạn đường trơn hoặc khúc cua.
- Giữ các vật thể và con người đứng yên trên mặt đất, không gian.
- Giúp con người dễ dàng cầm nắm vật trên tay. Đinh giữ được trên tường cũng bởi có lực ma sát.
- Lực ma sát có khả năng sinh ra nhiệt năng, vì thế nó được dùng trong mục đích đánh lửa hoặc đá lửa. Ngoài ra, nó được dùng để làm công cụ tạo ra lửa theo giả thiết trong thời tiền sử.
- Lực ma sát còn được xem là lực phát động giúp các vật chuyển động.
- Được ứng dụng trong phanh xe, giúp làm hãm tốc độ của các phương tiên giao thông đang di chuyển.
- Lực ma sát còn được dùng làm thay đổi hình dạng của các bề mặt trong một số lĩnh vực như đánh bóng, mài gương, sơn mài,…
Tác dụng của lực ma sát trong đời sống hàng ngày (Ảnh: Internet)
Cách làm giảm lực ma sát
Trong thực tế, nhiều lúc ma sát cũng đem đến một số bất lợi như:
- Ngăn cản các chuyển động làm thất thoát năng lượng.
- Mài mòn hệ thống cơ học làm chúng bị biến dạng vượt ngưỡng cho phép khi thiết kế.
- Lực ma sát sinh ra nhiệt năng làm nóng chảy và biến chất vật liệu.
Khi ấy, có thể áp dụng các phương pháp làm giảm lực ma sát dưới đây:
- Chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn để làm giảm ma sát đáng kể trong các hệ thống cơ học.
- Giảm ma sát tĩnh với ví dụ đoàn tàu hỏa trước đây khi khởi động thì đầu tàu sẽ được đẩy giật lùi để tạo khe hở giữa các toa tàu trước khi tàu tiến. Động tác này sẽ giúp đầu tàu kéo được từng toa tàu một và chỉ phải chống lại lực ma sát tĩnh của mỗi toa một lúc.
- Thay đổi bề mặt bằng các sử dụng các chất bôi trơn như bột than chì, dầu mỡ giữa các bề mặt rắn để làm giảm hệ số ma sát.
>>> Có thể bạn quan tâm: Cảm ứng điện từ là gì?
Kết luận
Trên đây là những thông tin giải đáp cho câu hỏi lực ma sát là gì. Hy vọng những kiến thức này đã giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về lực ma sát, công thức tính lực ma sát và những ứng dụng của nó trong đời sống hàng ngày của con người.
Jasmine Wu – Hapoin
