Lý thuyết Bài tập về lực ma sát

Bài toán 1: Xác định các đặc điểm định tính của các loại lực ma sát

- Lực ma sát nghỉ là lực ma sát tác dụng lên mặt tiếp xúc của vật, khi vật có xu hướng chuyển động nhưng chưa chuyển động.

- Lực ma sát trượt là lực ma sát cản trở vật trượt trên bề mặt tiếp xúc.

+ Độ lớn của lực ma sát phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc, nhưng không phụ thuộc vào diện tích của bề mặt tiếp xúc.

+ Khi tăng áp lực lên bề mặt tiếp xúc thì độ lớn của lực ma sát trượt tăng.

- Lực ma sát lăn xuất hiện khi một vật lăn trên bề mặt của một vật khác.

Bài toán 2: Ứng dụng để giải bài toán liên quan đến lực ma sát

- Tỉ số giữa độ lớn của lực ma sát trượt \[{\overrightarrow F _{ms}}\] và áp lực \[\overrightarrow N \] gọi là hệ số ma sát trượt, kí hiệu là \[\mu \]. Hệ số \[\mu \] phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.

- Công thức tính lực ma sát trượt \[{F_{ms}} = \mu .N\].

Ví dụ 1: Điều gì xảy ra đối với hệ số ma sát giữa hai mặt tiếp xúc nếu lực pháp tuyến ép hai mặt tiếp xúc tăng lên?

A. tăng lên.                                   

B. không đổi.                                

C. giảm đi.                                    

D. có thể tăng lên hoặc giảm đi.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Hệ số ma sát trượt μ phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai bề mặt tiếp xúc, μ không phụ thuộc vào độ lớn của lực pháp tuyến N nên khi N tăng lên thì μ vẫn không đổi.

Ví dụ 2: Một người kéo một vật trượt thẳng đều trên sàn nhà nằm ngang với một lực nằm ngang có độ lớn 300 N. Khi đó, độ lớn của lực ma sát trượt tác dụng lên vật sẽ

A. lớn hơn 300 N.

B. nhỏ hơn 300 N.

C. bằng 300 N.

D. bằng trọng lượng của vật.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Các lực tác dụng lên vật được biểu diễn như hình vẽ sau:

Do vật chuyển động đều nên lực ma sát có độ lớn bằng lực kéo và bằng 300 N.

Ví dụ 3: Một người đi xe đạp có khối lượng tổng cộng m = 86 kg đang chuyển động trên đường nằm ngang với vận tốc v₀ = 4 m/s. Nếu người đi xe ngừng đạp và hãm phanh để giữ không cho các bánh xe quay, xe trượt đi một đoạn đường 2 m thì dừng lại. Lực nào đã gây ra gia tốc cho xe? Tính độ lớn của lực này.

A. Lực ma sát lăn, 344 N.     

B. Lực ma sát trượt, 344 N.

C. Lực ma sát nghỉ, 344 N.                            

D. Trọng lực, 860 N.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Gia tốc của chuyển động được tính bằng công thức:

\[a = \frac{{v_t^2 - v_0^2}}{{2.s}} = \frac{{0 - 16}}{{2.2}} =  - 4\,m/{s^2}\]

Lực gây ra gia tốc này là lực ma sát trượt của mặt đường tác dụng lên lốp xe:

\[{F_{ms}} = m.a = 86.\left( { - 4} \right) =  - 344\,N\]

Dấu '-' chứng tỏ lực ma sát trượt ngược chiều chuyển động.