Vật Lý 10 KNTT Bài 18: Lực ma sát

Lực ma sát nghỉ là lực ma sát tác dụng lên mặt tiếp xúc của vật, ngăn không cho vật chuyển động trên một bề mặt, khi vật chịu tác dụng của lực song song với bề mặt (Hình 18, 10, khi lực tác dụng có độ lớn đạt tới một giá trị nhất định thì vật bắt đầu chuyển động.

Hình 18.1

Ở lớp 6 ta đã biết, lực ma sát trợt là lực ma sát cản trở vật trượt trên bề mặt tiếp xúc (Hình 18.3).

Hình 18.3

Các thí nghiệm dưới đây sẽ giúp các em tìm hiểu thêm một số đặc điểm của lực ma sát trượt.

a. Đặc điểm của lực ma sát trượt

- Lực ma sát trượt xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật chuyển động trượt trên một bề mặt.

- Lực ma sát trượt có hướng ngược hướng với vận tốc, làm cản trở chuyển động của vật.

b. Công thức của lực ma sát trượt

- Hệ số ma sát trượt

+ Tỉ số giữa độ lớn của lực ma sát trượt Fms và áp lực 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 [xem Bảng 18.3]

Bảng 18.3. Hệ số ma sát trượt (gần đúng) của một số cặp vật liệu 

- Công thức tính lực ma sát trượt: F_ms = \(\mu \).N

+ Trong các điều kiện cùng áp lực N, thì lực ma sát nghỉ tác dụng vào các vật lăn, nhỏ hơn lực ma sát trượt tác dụng lên các vật trượt rất nhiều.

Một người đi xe đạp có khối lượng tổng cộng m = 86 kg đang chuyến công trên đường nằm Ingang với vận tốc v = 4 m/s. Nếu người đi xe ngang đạp và hãm phanh để giữ không cho các bánh xe quay, xe trượt đi một đoạn đường 2 m thì chừng lại.

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

2. Tính hệ số ma sát trượt giữa mặt đường và lốp xe? Lấy g = 10 m/s²

Giải

Khi tính lực và gia tốc, ta coi người + xe là chất điểm

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

\(a = \frac{{v_2^2 - v_1^2}}{{2s}} = \frac{{0 - 16}}{{2.2}} =  - 4m/{s^2}\)

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

F  = m.a = 86.(-4) = -344

2. Hệ số ma sát trượt giữa lốp xe với mặt đường được tính từ công thức: 

\({F_{ms}} = \mu .N \to \mu  = \frac{{{F_{ms}}}}{N}\), vì ô tô chuyển động trên đường nằm ngang nên N = P = m.g

\( \to \mu  = \frac{{344}}{{86.10}} = 0,4\)

Trong cuộc sống lực ma sát có thể có ích, có thể có hại cần làm tăng lực ma sát khi nó có lợi và giảm lực ma sát khi nó có hại

a. Ma sát có thể có hại

- Ma sát làm mòn giày ta đi,  

- Ma sát làm mòn sên và líp của xe đạp …

- Các biện pháp làm giảm lực ma sát: Bôi trơn bằng dầu, mỡ.

b. Lực ma sát có ích

- Bảng trơn nhẵn quá không thể dùng phấn viết lên bảng được.\

- Không có ma sát giữa mặt răng của ốc và vít thì con ốc xẽ quay lỏng dần khi bị dung. Nó không còn có tác dụng ép chặt các mặt cần ép.

- Khi đánh diêm nếu không có lực ma sát đầu que diêm sẽ trượt trên mặt sườn của que diêm, không phát ra lửa. 

Bài 1: Một xe điện đang chạy với vận tốc 36 km/h thì bị hãm lại đột ngột. Bánh xe không lăn nữa mà chỉ trượt lên đường ray. Kể từ lúc hãm, xe điện còn đi được bao xa thì dừng lại? Biết hệ số ma sát trượt giữa bánh xe và đường ray là 0,2. Lấy g = 9,8m/s².

Hướng dẫn giải

Đổi 36 km/h = 10 m/s

Kể từ lúc hãm xe, lực ma sát đóng vai tò cản trở chuyển động khiến xe dừng lại.

Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động.

Áp dụng định luật II Niuton ta có:

\({\overrightarrow F _{m{\rm{s}}}} + \overrightarrow P  + \overrightarrow N  = m\overrightarrow a \) (*)

Chiếu phương trình (*) lên chiều dương ta được:

\( - {F_{m{\rm{s}}}} = ma \Leftrightarrow  - \mu mg = ma\\ \Leftrightarrow a =  - \mu g =  - 0,2.9,8 =  - 1,96m/{s^2}\)

Quãng đường vật đi được kể từ khi hãm phanh đến khi dừng hẳn là:

\(s = \frac{{{v^2} - v_0^2}}{{2a}} = \frac{{{0^2} - {{10}^2}}}{{2.\left( { - 1,96} \right)}} = 25,51m\)

Bài 2: Vật đặt trên đỉnh dốc dài 165m, hệ số ma sát 0,2, góc nghiêng dốc là \(\alpha \).

a) Với giá trị nào của \(\alpha \) thì vật nằm yên không trượt?

b) Cho \(\alpha  = {30^0}\). Tìm vận tốc vật ở chân dốc.

Cho \(\tan {11^0} = 0,2;\cos {30^0} = 0,85\).

Hướng dẫn giải

a) Để vật nằm yên không trượt thì:

\(\tan \alpha  \le \mu  \Leftrightarrow \tan \alpha  \le 0,2 \Leftrightarrow \alpha  \le {11^0}\)

b) Vận tốc khi vật ở chân dốc là:

\(v = \sqrt {2{\rm{a}}s}  = \sqrt {\frac{{2gl\left( {\sin \alpha  - \mu \cos \alpha } \right)}}{{\sin \alpha }}}  \\= \sqrt {\frac{{2.10.165\left( {\sin {{30}^0} - 0,2.\cos {{30}^0}} \right)}}{{\sin {{30}^0}}}}  = 33m/s\)

Sau bài học này, học sinh có thể:

- Nêu được những đặc điểm của lực ma sát (trượt, nghĩ, lăn)

- Viết được công thức của lực ma sát trượt.

- Nêu được một số cách làm giảm hoặc tăng ma sát

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật Lý 10 KNTT Bài 18 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Phát biểu nào sau đây là không chính xác ?

  • A. Lực ma sát nghỉ cực đại lớn hơn lực ma sát trượt.
  • B. Lực ma sát nghỉ luôn luôn trực đối với lực đặt vào vật
  • C. Lực ma sát xuất hiện thành từng cặp trực đối đặt vào hai vật tiếp xúc.
  • D. Khi vật chuyển động hoặc có xu hướng chuyển động đối với mặt tiếp xúc với nó thì phát sinh lực ma sát.

• Câu 2:

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

  • A. lớn hơn 300N.        
  • B. nhỏ hơn 300N.  
  • C. bằng 300N
  • D. bằng trọng lượng 

• Câu 3:

  Hệ số ma sát trượt

  • A. tỉ lệ thuận với lực ma sát trượt và tỉ lệ nghịch với áp lực
  • B.  phụ thuộc diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật.
  • C. không thuộc vào vật liệu và tình trạng của mặt tiếp xúc.
  • D. phụ thuộc vào áp lực.

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật Lý 10 KNTT Bài 18 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Giải câu hỏi 1 trang 72 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 2 trang 72 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Hoạt động 1 trang 73 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Hoạt động 2 trang 73 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Hoạt động 3 trang 74 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 1 trang 75 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 2 trang 75 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi trang 76 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Hoạt động 1 trang 76 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Hoạt động 2 trang 76 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 18.1 trang 33 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 18.2 trang 33 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 18.3 trang 34 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 18.4 trang 34 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 18.5 trang 34 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 18.6 trang 34 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 18.7 trang 34 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 18.8 trang 34 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 18.9 trang 34 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 18.10 trang 35 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 18.11 trang 35 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 18.12 trang 35 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!