lực ma sát là gì

Lực ma sát là gì? Lực ma sát xuất hiện khi nào?

Lực ma sát xuất hiện trong mà ít người để ý đến và thường cho rằng đây là hiện tượng tự nhiên. Tuy nhiên nó lại không phải là lực cơ bản (như lực hấp dẫn) mà được chứng minh là kết quả của lực hút điện từ giữa các hạt tĩnh điện của hai bề mặt tiếp xúc nhau. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu tất cả những thông tin lực ma sát là gì? Lực ma sát xuất hiện khi nào cũng như những ứng dụng của nó trong thực tế.

Lực ma sát là gì? – Định nghĩa về lực ma sát

Trong vật lý, ma sát là một loại lực xuất hiện giữa các bề mặt vật chất, nó là loại lực cản để chống lại xu hướng thay đổi vị trí tương đối của hai bề mặt. Với câu hỏi lực ma sát là gì lớp 8, các em học sinh có thể hiểu đơn giản nó là loại lực xuất hiện cản trở chuyển động của vật với những bề mặt tiếp xúc với vật khi vật di chuyển.

lực ma sát là gì
Tìm hiểu khái niệm lực ma sát là gì? Có mấy lực ma sát?

Lực ma sát làm chuyển hóa động năng của chuyển động giữa các bề mặt thành một dạng năng lượng khác. Theo các nhà khoa học thì nguyên nhân của việc chuyển hóa năng lượng này là do sự va chạm giữa phân tử của hai bề mặt.

Chúng gây ra chuyển động nhiệt hoặc thế năng dự trữ trong biến dạng của bề mặt. Đôi khi nó cũng được thể hiện trong chuyển động của các electron, được tích lũy một một phần trở thành điện năng hoặc quang năng tùy từng trường hợp.

Trong thực tế lực ma sát chuyển hóa động năng của các bề mặt thành nhiệt năng. Đó là lý do vì sao tại bề mặt tiếp xúc của hai vật chuyển động thường có cảm giác ấm hơn xung quanh.

lực ma sát trượt
Ma sát trượt sinh ra cản trở chuyển động của khối gỗ trên bề mặt

Có mấy lực ma sát – phân loại lực ma sát

Sau khi tìm hiểu khái niệm lực ma sát là gì, các em cần tìm hiểu phân loại các lực ma sát. Về bản chất, lực ma sát xuất hiện giữa các vật là lực điện từ thường xuất hiện giữa các phân tử, nguyên tử. Nó được chia thành các loại chính là:

Lực ma sát trượt

Đây là lực sinh ra khi một vật chuyển động trượt trên một bề mặt hoặc một vật khác. Khi đó, bề mặt tác dụng lên vật tại vị trí tiếp xúc sẽ xuất hiện lực ma sát trượt làm cản trở chuyển động của vật trên bề mặt đó.

Lực ma sát trượt có những đặc điểm chính như:

  • Điểm đặt là ở trên vật sát với bề mặt tiếp xúc
  • Phương của lực ma sát trượt song song với bề mặt tiếp xúc
  • Chiều của lực ma sát trượt ngược với chuyển động tương đối so với bề mặt (ngược với chiều của lực tác dụng)

Lực ma sát trượt được tính toán với công thức tổng quát là:

Fmst = µt*N

lực ma sát công thức
Công thức tính ma sát trượt

Trong lực ma sát công thức trên:

  • Fmst: là ký hiệu độ lớn của lực ma sát trượt (đơn vị: N)
  • µt: là hệ số ma sát trượt (phụ thuộc trực tiếp vào tình trạng và vật liệu của hai bề mặt tiếp xúc nhau khi di chuyển).
  • N: Độ lớn áp lực (phản lực) có đơn vị là Niutơn – N
  • Ví dụ về lực ma sát trượt đó là: Kéo một vật trượt đều theo phương nằm ngang bằng một lực 

Những ví dụ về lực ma sát trượt như khi bạn mài dao trên đá mài, các vận động viên trượt trên nền băng hoặc khi xe phanh gấp, bánh xe bị trượt chậm trên mặt đường thành từng dải,…

Lực ma sát nghỉ – lực ma sát là gì

Đây là loại lực xuất hiện giữ một vật nằm yên trên bề mặt của một vật khác. Nếu như bạn tác dụng một lực nhưng không đủ lớn để làm vật thay đổi vị trí mà vật vẫn được giữ đứng yên tương đối tại bề mặt.

Ví dụ như khi ta đẩy một chiếc bàn nhưng nó vẫn đứng yên không di chuyển; khi bê một thùng hàng lên nhưng thùng hàng không thay đổi vị trí,…

lực ma sát nghỉ
Lực ma sát nghỉ giữ xuất hiện khiến cho vật đứng yên trên bề mặt

Lực ma sát nghỉ có những đặc điểm chính là:

  • Điểm đặt ở vật sát bề mặt tiếp xúc
  • Có phương song song với bề mặt tiếp xúc giữa hai vật
  • Chiều của lực ma sát nghỉ ngược với lực hoặc hợp lực của ngoại lực tác động. Lực này là các ngoại lực, thành phần ngoại lực song song với bề mặt tiếp xúc hoặc song song với xu hướng chuyển động của vật đó trên bề mặt.

Công thức tính lực ma sát nghỉ được tính bằng:

F = F0*kt

Trong công thức này:

  • kt  là hệ số ma sát tĩnh (phụ thuộc vào chất liệu, bề mặt)
  • F0 là lực tác dụng mà vật đó tác dụng lên mặt phẳng, song song với bề mặt tiếp xúc

Lực ma sát lăn

Chắc chắn rồi khi học đến bài lực ma sát là gì, các bạn học sinh sẽ cần tìm hiểu các loại lực ma sát trong đó có lực ma sát lăn. Đây là lực ngăn cản sự lăn của các vật hình tròn. Ma sát này cản trở chuyển động lăn và được đánh giá là có độ lớn nhỏ nhất trong các loại ma sát động khác. 

lực ma sát lăn
Lực ma sát lăn xuất hiện khi một vật chuyển động lăn trên bề mặt khác

Nó xuất hiện khi một vật lăn trên một vật khác và có những đặc điểm gần tương tự như ma sát trượt bên trên. Ví dụ như quả bóng lăn trên mặt sân, chiếc xe đạp chuyển động thì ma sát lăn xuất hiện khi bánh xe di chuyển trên mặt đường…

Ngoài 3 loại ma sát trên, đôi khi trong đời sống chúng ta còn bát gặp lực ma sát của chất lỏng (lực cản trở giữ những lớp chuyển động của một chất lỏng) nhưng trong ma sát vật lý 8 thì không đề cập đến loại ma sát chất lỏng này.

Những vai trò của lực ma sát là gì – lực ma sát có hại như thế nào?

Lực ma sát có tác dụng gì? – Dưới tác dụng của lực ma sát nên quá trình chuyển động của các vật sẽ bị cản trở, tốn nhiều công sức mới khiến vật di chuyển được. Hoặc quá trình các bề mặt ma sát với nhau gây phát sinh nhiệt làm thất thoát năng lượng, sinh nhiệt năng làm biến chất hoặc nóng chảy các vật liệu.

lực ma sát có tác dụng gì
Lực ma sát có tác dụng gì – giúp xe vào khúc cua không bị trơn trượt

Nó cũng gây ra tình trạng bào mòn cơ học các bề mặt, các bộ phận của vật. Điều này khiến cho quá trình hao mòn diễn ra nhanh chóng hơn nên có thể gây ra nhiều tổn thất kinh tế hoặc làm biến dạng vật so với thiết kế…

Vậy tại sao người ta không tìm cách triệt tiêu hết lực ma sát? Trên thực tế, không phải lực ma sát chỉ có hại, nó còn có nhiều lợi ích như:

  • Lực ma sát giữ cố định các vật như đinh trên tường không bị rơi, con người có thể cầm nắm các đồ dùng,…
  • Lực ma sát giữa mặt đường và bánh xe giúp quá trình di chuyển không bị trơn trượt,…
  • Lực ma sát hạn chế tơn trên mặt bảng, giúp viết phấn trên bảng dễ dàng, rõ chữ
lực ma sát trượt
Nhờ có lực ma sát trượt mà có thể viết phấn lên bảng rõ nét hơn
  • Lực ma sát giữa mặt răng của ốc vít, đinh vít giúp ép chặt các vật vào nhau
  • Để đánh lửa: Mặt nhám giúp quẹt diêm dễ phát lửa hơn, mặt giấy ở sườn bao diêm càng trơn thì càng khó đánh lửa.

Vì thế, lực ma sát được ứng dụng rất đa dạng trong nhiều lĩnh vực từ đánh bóng sơn mài, đến phát triển cơ sở vật chất giao thông,…

Làm cách nào để giảm lực ma sát trên bề mặt?

Lực ma sát mặt phẳng nghiêng, ma sát trượt hay ma sát nghỉ đều tác động rất lớn và nhiều bất lợi trong cuộc sống. Cách giảm lực ma sát là gì? – Người ta thường tìm một số phương pháp để giảm bớt tác hại của lực ma sát. 

Một số biện pháp được áp dụng để giảm lực ma sát như:

  • Chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn vì ma sát lăn có độ lớn nhỏ nhất sẽ giúp cho quá trình di chuyển các vật thuận tiện hơn. Điều này vừa giúp giảm ma sát và cũng giảm đáng kể tình trạng bào mòn cho bề mặt. Bạn có thể sử dụng các ổ bi, các bánh lăn,.. 
  • Giảm ma sát nghỉ: đầu tàu khi khởi động thường sẽ bị giật lùi để giúp đầu tàu có thể kéo từng toa bằng cách chống lại ma sát nghỉ của từng toa chứ không làm mất ma sát tĩnh của cả đoàn tàu.
lực ma sát có hại như thế nào
Một số cách giảm tác hại của lực ma sát
  • Nghiên cứu thay đổi chất liệu/vật liệu của bề mặt để giảm hệ số ma sát. 
  • Sử dụng các chất bôi trơn như dầu nhớt đối với các bề mặt rắn để giảm hệ số ma sát và khả năng bị bào mòn cũng giảm đi đáng kể.

>> Xem thêm:

Hai lực cân bằng là gì? Lực như thế nào thì cân bằng?

Lực hấp dẫn là gì? Đặc điểm – Công thức tính lực hấp dẫn

Gợi ý một số bài tập về lực ma sát thường gặp

Để nắm rõ hơn về câu hỏi lực ma sát là gì, chúng tôi sẽ đưa ra một số bài tập bổ sung kiến thức:

Bài tập tự luận:

Dàn bài tính lực ma sát và hệ số ma sát

VD: Một chiếc ô tô có khối lượng là 2,5 tấn đang chuyển động thẳng đều trên đường. Biết hệ số ma sát giữa mặt đường và bánh xe của ô tô đó là 0,07. Em hãy tính lực phát động được đặt vào xe ô tô đó?

Đáp án:

Khi ô tô chuyển động thẳng đều tsc là Fpđ = Fmst = m*N

Hay Fpđ = m*P = m*mg

=> Fpđ = 0,07*2500*9,8 = 1715 (N)

Dạng bài tập tính quãng đường và thời gian đi được khi chịu tác dụng của lực ma sát

VD: Một chiếc xe máy đang chạy trên đường với vận tốc 36km/giờ thì gặp vật cản và bị phanh lại đột ngột. Bánh xe không lăn mà chỉ trượt trên đường một đoạn. Vậy chiếc xe sẽ đi được thêm bao xa kể từ lúc phanh gấp? Hệ số ma sát trượt là 0,2 (g = 9,8 m/s2).

Đáp án:

bài tập về lực ma sát thường gặp
Lời giải chi tiết bài tập lực ma sát

Phần câu hỏi trắc nghiệm về lực ma sát là gì

Câu 1: Trên thực tế có bao nhiêu loại lực ma sát?

  1. 1 B. 2
  2. 3 D. 4

=> Đáp án: C. 3 (ma sát trượt, ma sát nghỉ, ma sát lăn)

Câu 2: Lực nào trong những lực dưới đây không phải là lực ma sát?

  1. Lực xuất hiện nếu bánh xe bị trượt trên mặt đường do bóp phanh
  2. Lực xuất hiện khi các bánh xe chuyển động lăn trên mặt đường
  3. Lực của dây cung tác dụng vào mũi tên khi thả tay giữ
  4. Lực xuất hiện khi các chi tiết, bộ phận của máy cọ xát với nhau

=> Đáp án: C

Câu 3: Khi xe đang chuyển động trên đường, muốn dừng xe lại người ta sẽ dùng phanh để làm gì?

  1. Tăng ma sát trượt giữa má phanh – bánh xe để giữ xe không lăn bánh nữa
  2. Tăng ma sát lăn giữa bánh xe và đường
  3. Tăng ma sát nghỉ 
  4. Tăng quán tính của xe

=> Đáp án: A

Câu 4: Một ô tô đang chuyển động trên mặt đường thì lực tương tác giữa bánh xe với mặt đường lúc này là:

  1. Lực ma sát trượt B. Lực ma sát nghỉ
  2. Lực ma sát lăn D. Lực quán tính

=> Đáp án: C

tác dụng lực ma sát lăn
Bánh xe di chuyển tác dụng lực ma sát lăn xuống dưới mặt đường

Câu 5: Những trường hợp nào dưới đây có xuất hiện lực ma sát trượt?

  1. Viên bi đang lăn trên sân 
  2. Bánh xe xích lô đang di chuyển trên đường
  3. Trục ổ bi ở bánh xe đạp
  4. Khi viết phấn trên bảng

=> Đáp án: D

Câu 6: Trường hợp nào dưới đây là lực ma sát lăn?

  1. Ma sát giữa má phanh – bánh xe khi thực hiện phanh xe
  2. Ma sát khi thực hiện đánh diêm với bao
  3. Ma sát khi tay cầm chiếc cốc
  4. Ma sát giữa quả bóng với mặt sân

=> Đáp án: D

Câu 7: Ma sát nghỉ xuất hiện trong đáp án nào dưới đây?

  1. Quả mít rơi từ trên cây xuống phía dưới
  2. Thùng hàng nằm yên trên dốc nghiêng của thùng xe
  3. Kéo trượt thùng hàng trên sàn nhà
  4. Cành cây bị lung lay khi có gió thổi

=> Đáp án: B

tác dụng lực ma sát nghỉ
Lực ma sát nghỉ giúp giữ thùng hàng không bị trượt xuống

Câu 8: Đáp án nào dưới đây đúng khi phát biểu về lực ma sát là gì?

  1. Khi vật chuyển động chậm dần thì lực ma sát nhỏ hơn lực đẩy
  2. Độ lớn của lực ma sát lăn < độ lớn của lực ma sát trượt
  3. Lực ma sát lăn xuất hiện làm cản trở chuyển động trượt của vật trên bề mặt
  4. Khi vật chuyển động với vận tốc nhanh dần thì lực ma sát lớn hơn lực đẩy

=> Đáp án: B vì

Lực ma sát lớn hơn lực đẩy trong trường hợp chuyển động chậm dần 

Lực ma sát lăn cản trở chuyển động lăn chứ không phải chuyển động trượt

Lực ma sát nhỏ hơn lực đẩy khi vật chuyển động nhanh dần

Câu 9: Trong những cách sau đây, cách nào giúp giảm ma sát nhiều nhất?

  1. Tăng độ nhẵn các bề mặt tiếp xúc của hai vật
  2. Tăng độ nhám của hai bề mặt tiếp xúc
  3. Tăng độ nhám và tăng diện tích của bề mặt tiếp xúc
  4. Tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của 2 vật

=> Đáp án: A vì

Lực ma sát không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc mà phụ thuộc vào bề mặt, các nhám thì hệ số ma sát càng lớn.

Câu 10: Khi nhấc một vật hình trụ lên cao bằng cách lăn trên mặt phẳng nghiêng và kéo vật trượt trên mặt phẳng nghiêng thì cách nào xuất hiện lực ma sát lớn hơn?

  1. Lăn vật trên mặt phẳng nghiêng
  2. Kéo vật trên mặt phẳng nghiêng
  3. Đều xuất hiện lực ma sát nhu nhau
  4. Không thể so sánh

=> Đáp án: B vì lực ma sát lăn có độ lớn thấp hơn lực ma sát trượt

Vừa rồi là những kiến thức để giúp bạn trả lời câu hỏi lực ma sát là gì?. Hy vọng rằng bài viết này sẽ giúp bạn nắm chắc hơn về lực ma sát cũng như biết cách giải một số bài tập, câu hỏi có liên quan.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *