LÝ THUYẾT VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP LỰC MA SÁT [ ĐẦY ĐỦ]
I. KIẾN THỨC CƠ BẢN
1. Lực ma sát trượt:
+ Xuất hiện tại bề mặt tiếp xúc khi có chuyển động tương đối 2 bề mặt tiếp xúc và cản trở chuyển động của vật.
+ Điểm đặt lên vật sát bề mặt tiếp xúc.
+ Phương: song song với bề mặt tiếp xúc.
+ Chiều: ngược chiều với chiều chuyển động tương đối so với bề mặt tiếp xúc.
+ Độ lớn: Fmst = μt N ; N: Độ lớn áp lực[ phản lực]
2.Lực ma sát nghỉ:
+ Xuất hiện tại bề mặt tiếp xúc, do bề mặt tiếp xúc tác dụng lên vật khi có ngoại lực giúp cho vật đứng yên tương đối trên bề mặt của vật khác.hoặc thành phần của ngoại lực // bề mặt tiếp xúc tác dụng làm vật có xu hướng chuyển động,
+ Điểm đặt: lên vật sát bề mặt tiếp xúc.
+ Phương: song song với bề mặt tiếp xúc.
+ Chiều: ngược chiều với lực [ hợp lực] của ngoại lực[ các ngoại lực và thành phần của ngoại lực song song với bề mặt tiếp xúc \[\vec{F_{t}}\]]
hoặc xu hướng chuyển động của vật.
+ Độ lớn: Fmsn = Ft Fmsn Max = μn N [μn > μt ]
Ft: Độ lớn của ngoại lực[ thành phần ngoại lực] song song với bề mặt tiếp xúc.μn
* Chú ý: trường hợp nhiều lực tác dụng lên vật thì Ft là độ lớn của hợp lực
các ngoại lực và thành phần của ngoại lực song song với bề mặt tiếp xúc.
3. Lực ma sát lăn: \[\overrightarrow{F_{msl}}\]
- Khi một vật lăn trên một vật khác, xuất hiện nơi tiếp xúc và cản trở chuyển động lăn
- \[\overrightarrow{F_{msl}}\] có đặc điểm như lực ma sát trượt.
II. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 1: Một ôtô khối lượng 1,5 tấn chuyển động thẳng đều trên đường. Hệ số ma sát lăn giữa bánh xe và mặt đường là 0,08. Tính lực phát động đặt vào xe
Bài giải
Khi xe chuyển động thẳng đều, điều đó có nghĩa là :
Fpđ = Fmst = m.N
Fpđ = m .P = m.mg = 0,08.1500.9,8 = 1176 [N]
Bài 2: Một xe ôtô đang chạy trên đường lát bêtông với vận tốc v0= 100 km/h thì hãm lại. Hãy tính quãng đường ngắn nhất mà ôtô có thể đi cho tới lúc dừng lại trong hai trường hợp :
a] Đường khô, hệ số ma sát trượt giữa lốp xe với mặt đường là μ = 0,7.
b] Đường ướt, μ =0,5.
Bài giải
Chọn chiều dương như hình vẽ.
Xem thêm: Top 6 Bài Soạn " Ông Lão Đánh Cá Và Con Cá Vàng Lớp 6, Soạn Bài Ông Lão Đánh Cá Và Con Cá Vàng
Bài 13 Lý 10 – giải bài tập 1, 2, 3 ,4, 5 trang 78; bài 6, 7, 8 trang 79 SGK Vật Lý 10: Lực ma sát
1. Nêu những đặc điểm của lực ma sát trượt?
+ Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật đang trượt trên một bề mặt
+ Có hướng ngược hướng của vận tốc
+ Có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của áp lực, không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật
2. Hệ số ma sát trượt là gì? Nó phụ thuộc vào những yếu tố nào? Viết công thức của lực-ma-sát trượt?
+ Ta có: Fms = μt. N, trong đó μt
là hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc và được dùng để tính lực-ma-sát-trượt.
3. Nêu những đặc điểm của ma sát nghỉ?
+ Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật rơi với bề mặt để giữ cho vật đứng yên trên bề mặt đó khi nó bị một lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc.
+ Có độ lớn cực đại, độ lớn cực đại lớn hơn lực -ma-sát-trượt
4. Trong các cách viết công thức của lực-ma-sát-trượt dưới đây, cách viết nào đúng ?
Đây là công thức tính độ lớn ma sát trượt Chọn D
5. Quyển sách nằm yên trên mặt bàn nằm ngang có chịu lực ma sát nghỉ hay không?
Không. Trọng lực bị cân bằng bởi phản lực của mặt bàn
6. Điều gì xảy ra đối với hệ số ma sát giữa hai mặt tiếp xúc nếu lực ép hai mặt đó tăng lên?
A. Tăng lên
B. Giảm đi
C. Không thay đổi
D. Không biết được
Đáp án : C. Do hệ số ma sát chỉ phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc
Bài 7: 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
Giải bài 7: 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 = -Fms => ma = -μmg [khi có lực F [lực kéo hoặc đẩy ] thì luôn xuất hiện một lực Fms, hai lực này sẽ đối nhau vì ngc chiều -> F= -Fms[lực đối của Fms, lực này ngc chiều và = vs Fms có nghĩa nó sẽ = F ]
a = -μg = -0,98m/s2
[μ.g = 0.1×9,8 = 0.98]
Áp dụng phương trình liên hệ giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường đi trong chuyển động thẳng biến đổi đều. Ta có v2 = vo²
= 2as
Đáp án đúng: C
Bài 8 trang 79 Lý 10: 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?
Đáp án: [Fđ là lực đẩy]
– Chọn chiều dương là chiều chuyển động
– Áp dụng định luật II New tơn ta có
[chuyển động đều]
Chiếu phương trình trên lên phương chuyển động
-Fms + Fđ = 0
⇔ Fđ = Fms = μN = 0,51.890 = 453,9 N
+ 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.
§13. Lực MA SÁT KIẾN THỨC Cơ BẢN Lực ma sát trượt Lực ma sát trượt Khi một vật chuyển động trượt trên một bể mặt. thi bể mặt tác dụng lẻn vật [tại chỗ tiếp xúc] một lực ma sát trượt cản trở chuyển dộng trượt của vật trên mặt đo. 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 hai mặt tiếp xúc. Hệ sô' ma sát trượt Hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của lục ma sát trượt và độ lớn của áp lực được " gọi là hệ sô’ma sát trượt, kí hiệu là Lit. Lit = -ySt [13.1] N Hệ số ma sát trượt phu thuộc vào vật liệu và tinh trạng của hai mặt tiêp xúc. Nó không có dơn vị và được dùng để tinh độ lớn của lục ma sát trượt Công thức của lực ma sát trượt Fmsi = ỊitN [13.2] Lực ma sát lăn Lực ma sát lăn xuất hiện khi một vật lãn trên mặt một vật khác, để cản lại chuyển động lăn của vặt. Trong trường họp ma sát trượt có hại cần phải giảm thi người ta thuờng dùng con lăn hay ổ bi đặt xen vào giữa hai mặt tiếp xúc. Lực ma sát nghỉ Lực ma sát còn có thể xuất hiện ỏ' mặt tiếp xuc cả khi vật dửng yên. Đó lả lu'c ma sát nghỉ. Lực ma sát nghỉ [Fmsn] luôn luôn cân bằng với ngoại lực đặt vào vật theo phương song song với mặt tiếp xúc. Lực ma sát nghỉ có độ lớn cực dai bằng lụ'c ma sát trượt [Fmsnma, = Fmsi] Ma sát có ích hay có hại? Không thể có một câu trả lởi đơn giản mà phải xét từng trường hợp cụ thể. Trong trường hợp này ma sát có hại, còn trong trương hợp kia ma sát có lọ'i. HOẠT ĐỘNG C1. Độ lớn của vặt ma sát trượt phụ thuộc vào những yếu tô’ nào trong các yếu tô’ sau đây? Diện tích tiếp xúc của khúc gỗ với mặt bán. Tốc độ của khúc gỗ. Áp lực lên mặt tiếp xúc. Bản chất và các điểu kiện bế mặt [độ nhám, độ sạch, độ khô,...] của các mặt tiếp xúc. Em hãy thử nêu các phương án thí nghiêm kiểm chứng, trong đó chỉ thay đổi một yếu tõ’ còn các yếu tô' khác thì giữ nguyên. C2. Búng cho hòn bi lãn trên mặt sàn nằm ngang. Tại sao hòn bi lãn chậm dấn? Tại sao hòn bi lăn được một đoạn đường khá xa mới dừng lại? c. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬR Nẽu những [tạc điếm cùa lực ma sát trượt. Hệ số ma sát trượt. là gi? Nó phụ thuộc vào yếu tô nào? Viết cóng thức cùa lực má sát Irượt. Nêu những dạc diêm cùa lực ma sát nghi. Trong các cách viết, cóng thức cùa lợt- ma sát. I.mợt durti dây, cách viết náo đúng? A. É,„SI = p.N B. F„„, = p, N c. F,„si. =p, N D. !•' - p,N. Quyến shell nằm yên trên mặt. bàn nằm ngang có chịu lực ma sát nghi hay không? Điều gì xáy ra đối vái hệ số mít sát giĩia hai mạt tiếp xúc nếu kic ép giũa hai mạt dó tang len? A. Tâng lén; B. Giám đi; c. Không thay đói; D. Không biết được. Một động viên mon hốc cay [món khúc cõn cầu] dùng gậv gạt. quà búng đế truyền cho no một tóc độ đầu lOm/s. Hộ sô ma sát trượt giữa quá brtng và mạt báng lá 0.10. Láy g = 9,8mfe’. Hói quá bóng di được một. đoạn đường bao nhiêu thi dừng lại? A. 39m; B. -15ni; c. 51m; 'D. 57m; Một tú lạnh có trọng lượng 890 N chuyến động thảng đều trẽn mạt. sàn nhà. Hệ sô’ ma sát trượt giữa tú lạnh và sàn nhà là 0,51. Hói lực đấy tú lạnh theo phương ngang bao nhiêu? Với lực đây tim được cd thè làm cho tú lạnh chuyến động tư trạng thííi nghi được không? • Hoạt động Cl. * 1 jực ma sát. trượt phụ thuộc vào áp lực lên mặt. tiẽp xúc chát, liệu làm 2 bề mặt và mức độ nhẩn, bóng cùa hai bẻ mặt tiếp xúc. Kiểm chứng độ lổn F,|,.-| ti lệ với áp lực N. Kéo đều khúc gỗ, đo F = FK [sô chi lực kế]. Kéo đều khúc gỗ có dặt thêm 1 quá cán trọng lượng P'. đo F nií'1 ;ĩ — F K2 , Fnl Fnist.,. Két quo cho —■ = = ... = H = const 4 p p + p o F,„S| ti lệ với N [Trên mọt phăng ngang có N - Pi Kiêm chứng F„is, phụ thuộc độ nhẩn bóng bồ mặt: Kéo khúc gỗ trên bề mật ván chưa bào nhẩn, do Fmsl] Kéo khúc gồ cùng p, trôn mặt bàn cùng loại gồ với vận, đã bào nhẩn, đánh bóng, kết quả cho Fn < F * Kiểm chứng F,„SI phụ thuộc chất liệu bé mặt. Kéo gỗ trên mặt bàn nhằn, đo F . Kéo lại chính khúc đó trên mặt bàn ây có đô một lớp dầu nhớt, đo Flllsl2. Kết quá F,,,^ < F„lsli . Kiếm chứng FII1S| không phụ thuộc diện tích tiếp xúc; Kéo gỗ đặt nằm trên mật bàn, đo FllivI, Kéo lại khúc gồ nhưng đặt nghiêng trên mật bàn đó, đo I'’usl,. Kết quá: F, = F C2. a] Vì có ma sát lăn giữa bi và sàn cản trở chuyến động cùa bi. b] Vì F,„si nhó. Câu hỏi và bài tập Đặc' điểm cùa lực ma sát trượt: Đặt vào 2 mặt tiếp xúc nhau của hai vật trượt tương đối đối với nhau. Ngược hướng chuyên động cua vật. Độ lớn khừng phụ thuộc diện tích tiếp xúc và vận tốc cùa vật, phụ thuộc chát f1 liệu làm bé mặt và độ nhẵn, bóng bề zzzzzzz/te??5»s?^w^zz.zz mặt tiếp xúc cua hai vật, tỉ lệ độ lớn áp //ị,í/ỉ 13 1 F’nwt lực F,|,S| = ịi,.N [Chú ỷ: không được viết F111S1 - g,.N ]. Hệ số ma sát trượt [ill] là hệ sộ' ti lệ giữa độ lớn của lực ma sát . , • F,„. trượt, và độ lớn cứa áp lực: LI| = —“ N Pi phụ thuộc chất liệu bề mặt và dộ nhan, bóng bồ mặt tiếp xúc. Công thức tính dộ lớn lực ma sát trượt F,„SI = Pl .-N. Lực ma sát nghi: Xuất hiện ờ bồ mặt tiếp xúc cứa vật với bề mặt giữ cho vặt dứng yên trên bề mặt dó khi vật bị tác dụng của lực song song với mặt tiếp xúc Lực ma sát nghi có một dộ lớn cực dại Fln> = F,„S|. I]. [ F„ISI không cùng phương với N ]. Không có i'ltisii , vì không có thành phần lực song song với mặt tiếp xúc tác dụng lên quyên sách. c. Vì U, không phụ thuộc áp lực. c. Khi bóng rời đầu gậy, nó chuyên động chíới tác dụng cùa ba lực: p , N , Fmsi Áp dụng định luật II Niu-tơn: má = P + N + F|„SI [1] Chọn hệ tọa độ Oxy như hình vẽ: Chiêu [1] lên Oy được: o = -P + N => N = p = mg -A F„ p Hình 13.2 => F,„S| = MiN = Hi.mg. Chiếu [I.] lên Ox được: ma = -F„,s,. = -giing. a = -u,g = -0,1.9,8 = -0,98 [m/s2] Quãng đường bóng di dược cho tới lúc dừng [v = 0]: Tủ chuyên động thắng đều [a = 0] dưới tác dụng cùa 4 lực p ; N ; 1 ; F,„S, Áp dụng định luật II Niu-tơn: p + N + F+ Fills! — 0 Làm tương tự bài 7, ta cũng có: F,„S| = |1|N = ỊI|P = 454 [N] F = F,„s, = 454 N Với lực F = 454 N thì không thể lam tu chuyên động đừữc từ trạng thái nghi [Vu = 0].