Lý 10 Bài 13: Lực ma sát

- Nhắc lại về Lực ma sát:

• Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật đang trượt trên bề mặt.

• Có hướng ngược với hướng của vận tốc.

a) Đo độ lớn của ma sát trượt

• Móc lực kế vào vật rồi kéo theo phương ngang cho vật trượt gần như thẳng đều. 

• Khi đó, lực kế chỉ độ lớn của lực ma sát trượt tác dụng vào vật.

b) Độ lớn của lực ma sát trượt

• Không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật.

• Tỉ lệ với độ lớn của áp lực.

• Phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của 2 mặt tiếp xúc.

c) Hệ số ma sát trượt

• Hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của lực ma sát trượt và độ lớn của áp lực gọi là hệ số ma sát trượt. 

• Kí hiệu:  \({\mu _t} = \frac{{{F_{mst}}}}{N}\)

• Hệ số ma sát trượt \({\mu _t}\) phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.

d) Công thức của lực ma sát trượt

\({F_{mst}} = {\mu _t}.N\)

• Lực ma sát lăn xuất hiện khi một vật lăn trên một vật khác, để cản lại chuyển động lăn của vật.

• Lực ma sát lăn rất nhỏ so với lực ma sát trượt.

a) Thế nào là lực ma sát nghỉ

  Khi tác dụng vào vật một lực song song với mặt tiếp xúc nhưng vật chưa chuyển động thì mặt tiếp xúc đã tác dụng vào vật một lực ma sát nghỉ cân bằng với ngoại lực.

b) Những đặc điểm của lực ma sát nghỉ

• Lực ma sát nghỉ có hướng ngược với hướng của lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc, có độ lớn bằng độ lớn của lực tác dụng, khi vật còn chưa chuyển động.

• Ma sát nghỉ có một giá trị cực đại đúng bằng ngoại lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc khi vật bắt đầu trượt.

• Khi vật trượt, lực ma sát trượt nhỏ hơn ma sát nghỉ cực đại.

c) Vai trò của lực ma sát nghỉ

• Nhờ có ma sát nghỉ ta mới cầm nắm được các vật trên tay, đinh mới được giữ lại ở tường, sợi mới kết được thành vải.

• Nhờ có ma sát nghỉ mà dây cua roa chuyển động, băng chuyền chuyển được các vật từ nơi này đến nơi khác.

• Đối với người, động vật, xe cộ, lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực phát động.

Một tủ lạnh có trọng lượng 890N chuyển động thẳng đều trên sàn nhà. Hệ số ma sát trượt giữa tủ lạnh và sàn nhà là 0,51. Hỏi lực đẩy tủ lạnh theo phương ngang bằng bao nhiêu? Với lực đẩy tìm được có thể làm cho tủ lạnh chuyển động từ trạng thái nghỉ được không?

Hướng dẫn giải:

Áp dụng định luật II Niu-tơn, ta có phương trình chuyển động của vật:

\({\vec F_d} + {\vec F_{ms}} = m\vec a = \vec 0\)

(do tủ chuyển động thẳng đều nên gia tốc \(\vec a\) bằng 0)

Chọn chiều dương là chiều chuyển động.

=> F_đ – F_ms = 0

=> F_đ = F_ms = μN (N = P)

=> F_đ = μP = 0,51. 890

=> F_đ = 453,9N

Với lực đẩy tìm được không thể làm cho tủ lạnh chuyển động từ trạng thái nghỉ vì lực được vì lực làm cho tủ lạnh chuyển động từ đứng yên lớn hơn lực giữ cho tủ lạnh chuyển động thẳng đều.

Một vận động viên môn hốc cây (môn khúc côn cầu) dùng gậy gạt quả bóng để truyền cho nó một tốc độ đầu 10m/s. Hệ số ma sát trượt giữa quả bóng và mặt băng là 0,1. Lấy g = 9,8m/s². Hỏi quả bóng đi được một đoạn đường bằng bao nhiêu thì dừng lại?

A. 39m

B. 45m

C. 51m

D. 57m

Hướng dẫn giải:

Lực ma sát tác dụng lên vật gây cho vật thu một gia tốc khi chuyển động. Chọn chiều dương là chiều chuyển động.

Ta có: \(F = -F_{ms} \Rightarrow ma = -\mu mg\)

⇒ \(a = -\mu g = -0,98m/s^2\)

Áp dụng phương trình liên hệ giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường đi trong chuyển động thẳng biến đổi đều.

\({v^2} - v_0^2 = 2as\)

Khi bóng dừng lại thì v = 0

\(\Rightarrow s =\frac{-v_{0}^{2}}{2a} \)

\(\small \Rightarrow s = \frac{-10^{2}}{2(-0,98)}= 51,02m\) 

⇒ Chọn đáp án C

Câu 1: Một vật có khối lượng 1500 g được đặt trên một bàn dài nằm ngang. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt bàn là 0,2. Lấy g = 10 m/s². Tác dụng lên vật một lực có độ lớn 4,5 N theo phương song song với mặt bàn trong khoảng thời gian 2 giây rồi thôi tác dụng. Quãng đường tổng cộng mà vật đi được cho đến khi dừng lại là bao nhiêu?

Câu 2: Một toa tàu có khối lượng 80 tấn chuyển động thẳng đều dưới tác dụng của lực kéo nằm ngang F = 6.104 N. Lấy g = 10 m/s². Hệ số ma sát giữa tàu và đường ray là bao nhiêu?

Câu 3: Một vật có khối lượng 5 tấn đang chuyển động trên đường nằm ngang có hệ số ma sát của xe là 0,2. Lấy g = 10 m/s². Độ lớn của lực ma sát là bao nhiêu?

Câu 4: Một đầu máy tạo ra lực kéo để kéo một toa xe có khối lượng 5 tấn, chuyển động với gia tốc 0,3 m/s². Biết lực kéo của động cơ song song với mặt đường và hệ số ma sát giữa tao xe và mặt đường là 0,02. Lấy g = 10 m/s². Lực kéo của đầu máy tạo ra là bao nhiêu?

Câu 1: Một vật trượt trên một mặt phẳng, khi tốc độ của vật tăng thì hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng

A. không đổi.

B. giảm xuống.

C. tăng tỉ lệ với tôc độ của vật.

D. tăng tỉ lệ bình phương tốc độ của vật.

Câu 2: Một vật đặt trên mặt phẳng nghiêng (góc nghiêng α = 30°), được truyền một vận tốc ban đầu v_o = 20m/s (hình vẽ dưới). Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là 0,3. Tính độ cao lớn nhất H mà vật đạt tới.

A. 0,451 m.

B. 0,134 m.

C. 0,342 m.

D. 1,145 m.

Câu 3: Một cái hòm khối lượng m = 40kg đặt trên mặt sàn nhà. Hệ số ma sát trượt giữa hòm và sàn nhà là μt = 0,2. Người ta đẩy hòm bằng một lực F = 200N theo phương hợp với phương nằm ngang một góc α = 30°, chếch xuống phía dưới. Gia tốc của hòm là

A. 1,87 m/s²

B. 2,87 m/s²

C. 0,87 m/s²

D. 3,87 m/s²

Câu 4: Vật khối lượng m đặt trên mặt phẳng nghiêng hợp với phương nằm ngang một góc α. Hệ số ma sát trượt giữa vật mà mặt phẳng nghiêng là μt. Khi được thả ra, vật trượt xuống. Gia tốc của vật phụ thuộc vào nhữn đại lượng nào?

A. μt, m, α

B. μt, g, α

C. μt, m, g

D. μt, m, g, α

Qua bài giảng  Lực ma sát này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Nêu được những đặc điểm của lực ma sát trượt.

• Viết được công thức của lực ma sát trượt.

• Nêu được một số cách làm giảm hoặc tăng ma sát.

• Vận dụng được công thức của lực ma sát trượt để giải thích một số hiện tượng vật lí trong thực tế.