MA SÁT: LOẠI, HỆ SỐ, TÍNH TOÁN, BÀI TẬP - VẬT LÝ - 2026

Các ma sát là cản trở chuyển động của một bề mặt khi tiếp xúc với người khác. Là hiện tượng bề mặt xảy ra giữa các vật liệu rắn, lỏng và khí. Lực cản tiếp tuyến của hai bề mặt tiếp xúc, chống lại hướng của chuyển dịch tương đối giữa các bề mặt nói trên, còn được gọi là lực ma sát hoặc lực ma sát F _r .

Để chuyển một vật rắn trên một bề mặt, phải tác dụng một ngoại lực có thể thắng được ma sát. Khi cơ thể chuyển động, lực ma sát sẽ tác động lên cơ thể, làm nó chậm lại, thậm chí có thể dừng lại.

ma sát

Lực ma sát có thể được biểu diễn bằng biểu đồ lực của vật thể tiếp xúc với bề mặt. Trong biểu đồ này, lực ma sát F _r được vẽ ngược chiều với thành phần của lực tác dụng lên vật thể theo phương tiếp tuyến với bề mặt.

Mặt tiếp xúc tác dụng lên vật một phản lực gọi là lực pháp tuyến N. Trong một số trường hợp, lực bình thường chỉ do trọng lượng P của cơ thể đặt lên bề mặt, và trong những trường hợp khác, nó là do các lực tác dụng khác với lực hấp dẫn.

Ma sát xảy ra do giữa các bề mặt tiếp xúc có độ nhám cực nhỏ. Khi cố gắng di chuyển bề mặt này qua bề mặt kia, ma sát xảy ra giữa các nhám ngăn cản chuyển động tự do tại bề mặt phân cách. Đổi lại, sự thất thoát năng lượng xảy ra dưới dạng nhiệt không được sử dụng để di chuyển cơ thể.

Các loại ma sát

Có hai loại ma sát chính: ma sát colomb hay ma sát khô và ma sát chất lỏng.

-Ma sát bom

Ma sát Coulomb luôn chống lại chuyển động của các vật thể và được chia thành hai loại ma sát: ma sát tĩnh và ma sát động (hoặc động).

Trong ma sát tĩnh không có chuyển động của cơ thể trên bề mặt. Lực tác dụng rất thấp và không đủ để thắng lực ma sát. Ma sát có giá trị cực đại tỉ lệ với lực pháp tuyến và được gọi là lực ma sát tĩnh F _re .

Lực ma sát tĩnh được định nghĩa là lực lớn nhất chống lại sự bắt đầu chuyển động của cơ thể. Khi lực tác dụng vượt quá lực ma sát tĩnh, nó vẫn ở giá trị lớn nhất.

Động năng ma sát hoạt động khi cơ thể đã chuyển động. Lực cần thiết để giữ cho vật chuyển động có ma sát được gọi là lực ma sát động F _rc .

Lực ma sát động nhỏ hơn hoặc bằng lực ma sát tĩnh vì một khi cơ thể bắt đầu chuyển động, việc tiếp tục chuyển động sẽ dễ dàng hơn là cố gắng thực hiện trong khi nghỉ.

Định luật ma sát của Coulomb

1. Lực ma sát tỉ lệ thuận với lực pháp tuyến lên bề mặt tiếp xúc. Hằng số tỉ lệ là hệ số ma sát μ tồn tại giữa các bề mặt tiếp xúc.
2. Lực ma sát không phụ thuộc vào kích thước của diện tích tiếp xúc biểu kiến ​​giữa các bề mặt.
3. Động năng lực ma sát không phụ thuộc vào tốc độ trượt của vật.

- Ma sát lỏng

Ma sát cũng xảy ra khi các cơ thể chuyển động tiếp xúc với các vật liệu lỏng hoặc khí. Loại ma sát này được gọi là ma sát chất lỏng và được định nghĩa là lực cản chuyển động của các vật thể tiếp xúc với chất lỏng.

Ma sát chất lỏng cũng đề cập đến lực cản của chất lỏng chảy khi tiếp xúc với các lớp chất lỏng của cùng một loại vật liệu và phụ thuộc vào vận tốc và độ nhớt của chất lỏng. Độ nhớt là thước đo khả năng chống chuyển động của chất lỏng.

-Stokes ma sát

Ma sát Stokes là một loại ma sát chất lỏng trong đó các hạt hình cầu chìm trong chất lỏng nhớt, trong dòng chảy tầng, chịu một lực ma sát làm chậm chuyển động của chúng do sự dao động trong các phân tử của chất lỏng.

Stokes ma sát

Dòng chảy là dòng chảy tầng khi lực nhớt chống lại chuyển động của chất lỏng, lớn hơn lực quán tính và chất lỏng chuyển động với tốc độ đủ nhỏ và theo đường thẳng.

Hệ số ma sát

Theo định luật ma sát thứ nhất của Coulomb, hệ số ma sát μ nhận được từ mối quan hệ giữa lực ma sát và lực pháp tuyến đối với bề mặt tiếp xúc.

Hệ số μ là đại lượng không có thứ nguyên, vì nó là mối quan hệ giữa hai lực, phụ thuộc vào bản chất và cách xử lý của vật liệu tiếp xúc. Nói chung giá trị của hệ số ma sát nằm trong khoảng từ 0 đến 1.

Hệ số ma sát tĩnh

Hệ số ma sát tĩnh là hằng số tỷ lệ tồn tại giữa lực ngăn cản chuyển động của một vật ở trạng thái nghỉ trên bề mặt tiếp xúc và lực tác dụng lên bề mặt.

Hệ số ma sát động học

Hệ số ma sát động học là hằng số tỉ lệ tồn tại giữa lực hạn chế chuyển động của vật chuyển động trên bề mặt và lực tác dụng lên bề mặt.

Hệ số ma sát tĩnh lớn hơn hệ số ma sát động.

Hệ số ma sát đàn hồi

Hệ số ma sát đàn hồi có nguồn gốc từ ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc của vật liệu đàn hồi, mềm hoặc thô bị biến dạng bởi lực tác dụng. Ma sát phản đối chuyển động tương đối giữa hai bề mặt đàn hồi và sự dịch chuyển kèm theo biến dạng đàn hồi của các lớp bề mặt của vật liệu.

Hệ số ma sát thu được trong các điều kiện này phụ thuộc vào mức độ nhám bề mặt, tính chất vật lý của vật liệu tiếp xúc và độ lớn của thành phần tiếp tuyến của lực cắt tại mặt phân cách của vật liệu.

Hệ số ma sát phân tử

Hệ số ma sát phân tử thu được từ lực hạn chế chuyển động của một hạt trượt trên bề mặt nhẵn hoặc qua chất lỏng.

Ma sát được tính như thế nào?

Lực ma sát trên bề mặt chất rắn được tính theo phương trình F _r = μN

Thay phương trình trọng lượng vào phương trình lực ma sát ta được:

Đặc điểm của bình thường

Khi một vật nằm yên trên một bề mặt phẳng, lực bình thường là lực do bề mặt tác dụng lên vật thể và nó chống lại lực do trọng lực, theo định luật tác dụng và phản lực của Newton.

Lực pháp tuyến luôn tác dụng vuông góc với bề mặt. Trên một mặt nghiêng, pháp tuyến giảm khi góc nghiêng tăng và hướng theo phương vuông góc ra khỏi bề mặt, trong khi trọng lượng hướng thẳng đứng xuống dưới. Phương trình của lực pháp tuyến trên mặt nghiêng là:

θ = góc nghiêng của bề mặt tiếp xúc.

Ma sát mặt phẳng nghiêng

Thành phần của lực tác dụng lên vật làm vật trượt là:

Khi lực tác dụng tăng lên, nó tiến tới giá trị lớn nhất của lực ma sát, giá trị này là giá trị tương ứng với lực ma sát tĩnh. Khi F = F _lại thì lực ma sát tĩnh là:

Và hệ số ma sát tĩnh nhận được bằng tang của góc nghiêng θ.

Bài tập đã giải

- Lực ma sát của vật tựa trên mặt phẳng nằm ngang

Một chiếc hộp có khối lượng 15Kg đặt trên mặt phẳng nằm ngang thì được người ta đẩy một lực 50 Newton dọc theo bề mặt làm cho nó chuyển động rồi tác dụng một lực 25 N để hộp chuyển động với vận tốc không đổi. Xác định hệ số ma sát tĩnh và động học.

Hộp di chuyển trên bề mặt nằm ngang

Giải: Với giá trị nào của lực tác dụng làm hộp di chuyển thì hệ số ma sát tĩnh μ _e .

Lực pháp tuyến N tác dụng lên bề mặt bằng trọng lượng của hộp nên N = mg

Trong trường hợp này, μ _e = 50New / 147New

Lực tác dụng để giữ cho tốc độ của hộp không đổi là lực ma sát động có độ lớn bằng 25New.

Hệ số ma sát động thu được với phương trình μ _c = F _rc / N

- Lực ma sát của vật dưới tác dụng của lực có phương nghiêng.

Một người đàn ông tác dụng một lực lên một hộp 20kg, với góc tác dụng là 30 ° so với bề mặt nơi nó nằm. Độ lớn của lực tác dụng làm hộp di chuyển là bao nhiêu nếu hệ số ma sát giữa hộp và bề mặt là 0,5?

Bài giải: Biểu đồ vật tự do biểu diễn lực tác dụng và các thành phần theo phương thẳng đứng và phương ngang của nó.

Sơ đồ thân tự do

Lực tác dụng tạo với mặt nằm ngang một góc 30o. Thành phần thẳng đứng của lực cộng với lực pháp tuyến ảnh hưởng đến lực ma sát tĩnh. Hộp chuyển động khi thành phần nằm ngang của lực tác dụng vượt quá giá trị cực đại của lực ma sát F _re . Cân bằng thành phần nằm ngang của lực với ma sát tĩnh cho:

sức mạnh bình thường

Lực pháp tuyến không còn là trọng lượng của vật do lực hợp thành theo phương thẳng đứng.

Theo định luật II Newton, tổng các lực tác dụng lên hộp trên trục tung bằng không, do đó thành phần thẳng đứng của gia tốc là _y = 0. Lực pháp tuyến nhận được từ tổng

Bằng cách thay phương trình vào phương trình, ta thu được kết quả sau:

- Ma sát trong xe đang di chuyển

Một xe khối lượng 1,5 tấn đang đi trên đường thẳng nằm ngang với vận tốc 70 km / h. Người lái xe nhìn thấy chướng ngại vật trên đường ở một khoảng cách nhất định buộc phải phanh gấp. Sau khi phanh, xe trượt một đoạn ngắn cho đến khi dừng lại. Nếu hệ số ma sát giữa lốp xe và mặt đường là 0,7; xác định những điều sau:

1. Giá trị của lực ma sát khi xe đang trượt là?
2. Giảm tốc xe
3. Quãng đường xe đi được từ khi hãm phanh đến khi dừng lại.

Lực ma sát của xe khi xe trượt là:

= 10290 Mới

Mục b

Lực ma sát ảnh hưởng đến sự giảm tốc độ của xe khi xe trượt.

Bằng cách áp dụng định luật thứ hai của Newton, giá trị của sự giảm tốc thu được bằng cách giải phương trình F = ma

Mục c

Vận tốc ban đầu của xe là v ₀ = 70Km / h = 19,44m / s

Khi xe dừng lại vận tốc cuối cùng là v _f = 0 và độ giảm tốc là a = - 6,86m / s ²

Quãng đường ô tô đi được, kể từ khi phanh đến khi dừng lại, nhận được d từ phương trình sau:

Xe đi được quãng đường 27,54m thì dừng lại.

1. Tính hệ số ma sát trong điều kiện tiếp xúc đàn hồi. Mikhin, N M. 2, 1968, Khoa học Vật liệu Liên Xô, Tập 4, pp. 149-152.
2. Blau, P J. Khoa học và Công nghệ Ma sát. Florida, Hoa Kỳ: CRC Press, 2009.
3. Mối quan hệ giữa lực dính và lực ma sát. Israelachvili, JN, Chen, You-Lung và Yoshizawa, H. 11, 1994, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Kết dính, Tập 8, pp. 1231-1249.
4. Zimba, J. Force and Motion. Baltimore, Maryland: Nhà xuất bản Đại học Johns Hopkins, 2009.
5. Bhushan, B. Nguyên tắc và ứng dụng của bộ tộc học. New York: John Wiley và Sons, 1999.
6. Sharma, CS và Purohit, K. Lý thuyết về cơ chế và máy móc. New Delhi: Prentice Hall of India, 2006.