Lý thuyết Lực ma sát (Kết nối tri thức 2024) Vật lí 10

Lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 18: Lực ma sát

A. Lý thuyết Lực ma sát

I. Lực ma sát nghỉ

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.

II. Lực ma sát trượt

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

1. Đặc điểm của lực ma sát trượt

- 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.

2. Công thức của lực ma sát trượt

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

- Công thức tính lực ma sát trượt ${\mathrm{F}}_{\mathrm{ms}}=\mathrm{\mu }.\mathrm{N}$

- Hệ số ma sát trượt (gần đúng) của một số cặp vật liệu

III. Bài tập ví dụ

Một người đi xe đạp có khối lượng tổng cộng $\text{m = 86 kg}$ đang chuyển động trên đường nằm ngang với vận tốc ${\mathrm{v}}_{\mathrm{o}}\text{ = 4 m/s}$. Nếu người đi xe ngừng đạp và hãm phanh để giữ không cho các bánh xe qua, xe trượt đi một đoạn đường 2 m thì dừng lại.

1. Lực nào đã gây ra gia tốc cho xe? Tính độ lớn của lực này.

2. Tính hệ số ma sát trượt giữa mặt đường và lốp xe? Lấy ${\text{g = 10m/s}}^2$

Hướng dẫn

Khi tính lực và gia tốc, người ta chọn người + xe là chất điểm. Chọn chiều dương là chiều chuyển động của người và xe

1. Gia tốc của chuyển động được tính bằng công thức

$\mathrm{a}=\frac{{\mathrm{v}}^2-{\mathrm{v}}_{\mathrm{o}}^2}{2.\mathrm{s}}=\frac{0-16}{2.2}=\text{ - 4 }\mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2$

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

$\mathrm{F}=\mathrm{ma}=\text{ 86.(- 4)= -344 N}$

Dấu (-) chứng tỏ lực ma sát ngược chiều với chuyển động.

2. Hệ số ma sát trượt giữa lốp xe và mặt đường được xác định bằng công thức

${\mathrm{F}}_{\mathrm{ms}}=\mathrm{\mu }.\mathrm{N}\Rightarrow \mathrm{\mu }=\frac{{\mathrm{F}}_{\mathrm{ms}}}{\mathrm{N}}=\frac{344}{86.10}=0,4$

Với $\mathrm{N}=\mathrm{P}=\mathrm{m}.\mathrm{g}$ vì xe chuyển động trên mặt đường nằm ngang

IV. Lực ma sát trong đời sống

- Ưu điểm của lực ma sát

+ Lực ma sát giúp chúng ta đi bộ trên mặt đất

+ Lực ma sát giúp chúng ta phanh xe khi dừng lại

+ Các thiên thạch bị cháy trong khí quyển trước khi đến Trái Đất do ma sát

- Nhược điểm

+ Lực ma sát tỏa nhiệt, gây mất mát năng lượng trong các máy móc: quạt điện, động cơ điện.

+ Lực ma sát ngược chiều chuyển động, làm giảm tốc độ chuyển động.

B. Trắc nghiệm Lực ma sát

Câu 1. Một vật có khối lượng 5 tấn đang chuyển động trên đường nằm ngang có hệ số ma sát của xe và mặt đường là 0,2. Lấy g = 10 m/s2. Độ lớn của lực ma sát là?

A. 1000 N.

B. 10000 N.

C. 100 N.

D. 10 N.

Câu 2. Một người đẩy một vật trượt thẳng đều trên sàn nhà nằm ngang với một lực có phương ngang với 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

Câu 3. Một vật trượt được một quãng đường s = 48 m thì dừng lại. Biết lực ma sát trượt bằng 0,06 lần trọng lượng của vật và g =10 m/s2. Cho chuyển động của vật là chuyển động thẳng chậm dần đều. Vận tốc ban đầu của vật

A. = 7,589 m/s.

B. = 75,89 m/s.

C. = 0,7589 m/s.

D. = 5,3666m/s.

Câu 4. Trong cuộc sống, có những tình huống lực ma sát có lợi nhưng có những tình huống lực ma sát có hại. Tình huống nào lực ma sát xuất hiện có hại?

A. viết bảng.

B. đi bộ trên đường nhựa.

C. đi trên đường đất trời mưa.

D. thêm ổ bi vào các trục quay.

Câu 5. Một ô tô đang chuyển động trên đường thẳng ngang với vận tốc 54 km/h thì tắt máy. Biết hệ số ma sát lăn giữa bánh xe và mặt đường là μ = 0,01. Lấy g = 10 m/s2. Thời gian từ lúc tắt xe máy đến lúc dừng lại là

A. 180 s. $\Rightarrow F_{mst}={\mu }_{t}N=0,01.mg$

B. 90 s.

C. 100 s.

D. 150 s.