Bài 18. Lực ma sát

Khởi động. Ma sát có thể cản trở chuyển động nhưng cũng là điều kiện để con người đi lại, xe chuyển động và vật không bị trượt.

Hình khởi động trích từ SGK Vật lí 10 Kết nối tri thức, trang 72.

1. Kiến thức trọng tâm

1.1. Ma sát trượt

● Xuất hiện khi hai bề mặt trượt tương đối.

● Có phương tiếp tuyến mặt tiếp xúc và ngược chiều chuyển động tương đối.

$$F_{\mathrm{mst}}={\mu }_{t}N$$

● Lực ma sát trượt xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi hai bề mặt trượt tương đối với nhau.

● Độ lớn gần đúng $F_{\mathrm{mst}}={\mu }_{t}N$; hệ số ${\mu }_t$ không có đơn vị.

1.2. Ma sát nghỉ

● Xuất hiện khi vật có xu hướng trượt nhưng chưa trượt.

● Độ lớn tự điều chỉnh từ 0 đến giá trị cực đại.

$$F_{\mathrm{msn}}\le {\mu }_{n}N$$

● Ma sát nghỉ cân bằng với lực gây xu hướng trượt cho đến khi đạt giá trị cực đại.

● Điều kiện: $\text{0 ≤}{F}_{\mathrm{msn}}\le F_{\mathrm{msn},\max }$ ; vật bắt đầu trượt khi lực kéo vượt giá trị cực đại.

1.3. Ma sát lăn

● Thường nhỏ hơn ma sát trượt nên bánh xe giúp giảm lực cản.

● Phụ thuộc bề mặt và biến dạng tại vùng tiếp xúc.

● Ma sát lăn xuất hiện khi vật lăn trên bề mặt và thường nhỏ hơn ma sát trượt.

● Con lăn, bánh xe và ổ bi biến ma sát trượt thành ma sát lăn để chuyển động dễ hơn.

1.4. Hệ số ma sát

● Hệ số ma sát phụ thuộc vật liệu và tình trạng bề mặt.

● Trong mô hình đơn giản, lực ma sát trượt tỉ lệ với phản lực N.

● Hệ số ma sát phụ thuộc vật liệu và tình trạng bề mặt tiếp xúc, không phải diện tích tiếp xúc biểu kiến trong mô hình đơn giản.

● Trước khi dùng công thức phải xác định đúng áp lực N, không luôn luôn có N = mg.

1.5. Vai trò và điều chỉnh ma sát

● Tăng ma sát bằng làm nhám, dùng rãnh lốp; giảm ma sát bằng bôi trơn, ổ bi.

● Cần xác định ma sát có lợi hay có hại trong từng tình huống.

● Ma sát có lợi khi giúp đi lại, phanh xe, truyền chuyển động; có hại khi gây mòn và tỏa nhiệt.

● Có thể tăng ma sát bằng làm nhám, tạo rãnh; giảm bằng bôi trơn, làm nhẵn hoặc dùng ổ bi.

2. Hiểu sâu bản chất

💡 Ma sát nghỉ không luôn bằng μN; đó chỉ là giá trị cực đại.

💡 Lực ma sát chống lại chuyển động tương đối hoặc xu hướng chuyển động tương đối, không nhất thiết ngược chiều vận tốc của vật so với đất.

3. Ghi nhớ nhanh

● Xuất hiện khi hai bề mặt trượt tương đối.

$$F_{\mathrm{mst}}={\mu }_{t}N$$

● Xuất hiện khi vật có xu hướng trượt nhưng chưa trượt.

$$F_{\mathrm{msn}}\le {\mu }_{n}N$$

● Thường nhỏ hơn ma sát trượt nên bánh xe giúp giảm lực cản.

● Hệ số ma sát phụ thuộc vật liệu và tình trạng bề mặt.

● Tăng ma sát bằng làm nhám, dùng rãnh lốp; giảm ma sát bằng bôi trơn, ổ bi.

4. Lưu ý cho học sinh

● Xác định đúng phản lực N trước khi tính ma sát.

● Không tự động gán $F_{\mathrm{msn}}={\mu }_{n}N$ khi vật chưa sắp trượt.