LỰC MA SÁT A. KIẾN THÚC TRỌNG TÂM Lực ma sát trượt : Lực ma sát trượt sinh ra khi một vật trượt trên bê' mặt của vật khác. Ví dụ : Lực ma sát trượt xuất hiện khi hãm chuyển động của người trượt patanh hay mài nhẵn bóng các mặt kim loại. Lực ma sát lăn : Lực ma sát lăn sinh ra khỉ một vật lăn trên bề mặt của vật khác. Ví dụ : Ôtô đang chạy bị tắt máy, hay cánh quạt trần đang quay thì bị mất điện... sẽ chuyển động chậm dần rồi dừng lại là do có sự xuất hiện của lực ma sát lăn. Lưu ỷ : Cường độ của lực ma sát lãn nhỏ hơn của lực ma sát trượt rất nhiều lần. Lực ma sát nghỉ : Lực ma sát nghỉ giữ cho vật không trượt khi vật bị tác dụng của lực khác. Ví dự : Người và một số động vật có thể đi lại được hoặc cầm nắm được các vật nặng là nhờ có sự xuất hiện của lực ma sát nghi. Lưu ỷ : Cường độ của lực ma sát nghỉ thay đổi tuỳ theo lực tác dụng lên vật có xu hướng làm cho vật thay đổi chuyển động. Lực ma sát nghỉ luôn có tác dụng giữ vật ở trạng thái cân bằng khi có lực khác tác dụng lên vật. Lực ma sát có thể có hại hoặc có ích Lưu ỷ : Khi lực ma sát có hại thì phải tìm cách để giảm ma sát. Ví dụ như trong hình 6.3 SGK : Ở hình [a] lực ma sát làm mòn đĩa xe nên cần tra dầu vào xích. Ở hình [b] lực ma sát [ma sát trượt] của trục làm mòn trục và cản chuyển động quay của bánh xe, nên muốn giảm ma sát ta thay bằng trục quay có ổ bi. Trong một số trường hợp ma sát là không thể thiếu. Ví dụ như trong hình 6.4 SGK : ở hình [a], bảng trơn hay quá nhẵn thì không thê’ dùng phấn để viết lên bảng. Để viết bảng dễ dàng thì cần tăng độ nhám của bảng để tăng ma sát trượt giữa phấn với bảng ; Ở hình [b], nếu không có ma sát nghỉ thì không siết chặt được bulông hoặc đánh được diêm vì bị trượt, vì vậy phải tăng độ nhám của ốc hoặc của mật sườn bao diêm ; Ở hình [c], nếu không có ma sát thì xe không thế dừng được, nên cần tãng ma sát bằng cách tăng độ sâu khía rãnh mặt lốp. B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRONG SGK VÀ SBT Cl. - Khi phanh xe, bánh xe ngừng quay. Mặt lốp trượt trên đường xuất hiện ma sát trượt làm xe nhanh chóng dừng lại. Ma sát giữa trục quạt bàn với ổ trục. Ma sát giữa dây cung ở cần kéo của đàn nhị, violon,... với dây đàn. C2. - Ma sát sinh ra ở các viên bi đệm giữa trục quay với ổ trục. Khi dịch chuyển vật nặng có thể kê những thanh hình trụ làm con lăn. Ma sát giữa con lăn với mặt trượt là ma sát lăn. C3. Hình 6.la SGK, ba người đẩy hòm trượt trên mặt sàn, khi đó giữa sàn với hòm có ma sát trượt. Hình 6.lb SGK, một người đẩy hòm nhẹ nhàng do có đệm bánh xe, khi đó giữa bánh xe với sàn có ma sát lăn. Từ hai trường hợp trên, chứng tỏ độ lớn ma sát lăn rất nhỏ so với ma sát trượt. C4. Hình 6.2 SGK, mặc dù có lực kéo tác dụng lên vật nặng nhưng vật vẫn đứng yên, chứng tỏ giữa mặt bàn với vật có một lực cản. Lực này đặt lên vật cân bằng với lực kéo để giữ cho vật đứng yên. Khi tăng lực kéo thì số chỉ lực kế tăng dần, vật vẫn đứng yên, chứng tỏ lực cản lên vật cũng có cường độ tăng dần. Điều này cho biết : Lực ma sát nghỉ có cường độ thay đổi theo tác dụng lực lên vật. C5. Ví dụ về lực ma sát nghỉ: Trong dây chuyền sản xuất của nhiều nhà máy, các sản phẩm [như bao xi mãng, các linh kiện] di chuyển cùng với băng truyền tải nhờ lực ma sát nghỉ. . Trong đời sống, nhờ ma sát nghỉ người ta mới đi lại được, ma sát nghỉ giữ bàn chân không bị trượt khi bước trên mặt đường. C6. [Hình. 6.3a, b, c SGK] Lực ma sát trượt giữa đĩa và xích làm mòn đĩa xe và xích nên cần tra dầu vào xích xe để làm giảm ma sát. Lực ma sát trượt của trục làm mòn trục và cản chuyển động quay của bánh xe. Muốn giảm ma sát thì thay bằng trục quay có ổ bi, khi đó lực ma sát giảm tới 20 lần, 30 lần so với lúc chưa có ổ bi. Lực ma sát trượt cản trở chuyển động của thùng khi đẩy. Muốn giảm ma sát, dùng bánh xe để thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn [nhờ đặt thùng đồ lên bàn có bánh xe].' C7. [Hình. 6.4a, b, c SGK]. Bảng trơn, nhẵn quá không thể dùng phấn viết lên bảng. Biện pháp : Tăng độ nhám của bảng để tăng ma sát trượt giữa viên phấn với bảng. Không có ma sát giữa mặt răng của ốc và vít thì con ốc sẽ bị quay lỏng dần khi bị rung động. Nó không còn tác dụng ép chặt các mặt cần ghép. Khi quẹt diêm, nếu không có ma sát, đầu que diêm trượt trên mặt sườn bao diêm sẽ không phát ra lửa. Biện pháp : Tãng độ nhám của mặt sườn bao diêm để tăng ma sát giữa đầu que diêm với bao diêm. Khi phanh gấp, nếu không có ma sát thì ôtô không dừng lại được. Biện pháp : Tăng lực ma sát bằng cách tăng độ sâu khía rãnh mặt lốp xe ôtô. C8. a] Khi đi trên sàn đá hoa mới lau dễ ngã vì lực ma sát nghỉ giữa sàn với chân người rất nhỏ. Ma sát trong hiện tượng này có ích. Ôtô đi trên đường đất mềm có bùn, khi đó lực ma sát lên lốp ôtô quá nhỏ nên bánh xe ôtô bị quay trượt trên mặt đường. Ma sát trong trường hợp này có lợi. Giày đi mãi đế bị mòn vì ma sát của mặt đường với đế giày làm mòn đế. Ma sát trong trường hợp này có hại. Phải bôi nhựa thông vào dây cung ở cần kéo nhị [đàn cò] để tăng ma sát giữa dây cung với dây đàn nhị, nhờ vậy nhị kêu to. C9. Ổ bi có tác dụng giảm ma sát do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn của các viên bi. Nhờ sử dụng ổ bi đã giảm được lực cản lên các vật chuyển động khiến cho các máy móc hoạt động dễ dàng góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành động lực học, cơ khí, chế tạo máy... c. Không phải lực ma sát, đó là lực đàn hồi. c. Tăng độ nhẵn. D. a] Ôtô chuyển đông thẳng đều khi lực kéo cân bằng với lực ma sát. Do đó : Fms = Fkéo = 800 N. Lực kéo tăng [Fk > Fms] thì ôtô chuyển động nhanh dần. Lực kéo giảm [Fk < Fms] thì ôtô chuyển động chậm dần. a] Khi bánh xe lãn đều trên đường sắt thì lực kéo cân bằng với lực cản, khi đó lực kéo bằng 5 000 N. So với trọng lượng đầu tàu, lực ma sát bằng : = 0,05 lần. 10000.10 Đoàn tàu khi khởi hành chịu tác dụng hai lực : Lực phát động, lực cản. b] Độ lớn của lực làm tàu chạy nhanh dần khi khỏi hành bằng : Fk - Fms = 10 000 - 5 000 = 5 000 N A. lực Ma sát nghỉ xuất hiện khi quyển sách để yên trên mặt bàn nằm nghiêng. D. 6.8. D. 6.9. A. 6.10. c. a] Trên bề mặt vợt bóng bàn, găng tay thủ môn, thảm rải trên bậc lên xuống thường dán lớp cao su có nổi gai thô ráp, mục đích là để tãng ma sát. Khi đi vào những vũng sình lầy, bánh xe ôtô bị quay tít tại chỗ là do khi đó lực ma sát nhỏ. Vì vậy người ta phải đổ đất đá, cành cây hoặc lót ván để tăng ma sát. Người ta dùng những còn lăn bằng gỗ hay các đoạn ống thép kê dưới những cỗ máy nặng khi đó ma sát lãn có độ lớn nhỏ hơn ma sát trượt nên ta có thể di chuyển dễ dàng. Ôtô, xe máy, các máy công cụ, sau một thời gian sử dụng phải thay "dầu" định kì để bôi trơn các ổ trục, để giảm ma sát. a] Vì xe chạy thẳng đều nén : Fk = - Fms = 0,2P = 0,2. 8 000 = 1 600 N b] Để xe bắt đầu chuyển bánh, ngựa phải kéo xe bởi lực bằng 4 000 N lớn hơn lực kéo của ngựa lên xe khi xe chạy thẳng đều. Vì ban đầu xe đang đứng yên, nên muốn xe bắt đầu chuyển động thì phải tác dụng một lực lớn hơn lực ma sát trên. D. 6.14. B. 6.15. D. c. BÀI TẬP BỔ SUNG F Hình 6.1 6a. Tác dụng một lực kéo F = 25 N lên thùng gỗ nặng trên sàn nhà nằm ngang [Hình 6.1] nhưng thùng vẫn không nhúc nhích. Hãy giải thích tại sao có lực tác dụng mà thùng gỗ vẫn không nhúc nhích ? Hãy minh hoạ lời giải bằng hình vẽ và tìm độ lớn của lực ma sát nghỉ. 6b. Khi làm thí nghiệm kéo một chiếc hộp gỗ trên.mặt bàn thông qua lực kế [Lực kế song song với mặt bàn]. I£ết quả cho thấy : Khi lực kế chỉ 4 N, hộp gỗ vẫn đứng yên. Khi lực kế chỉ 10 N, hộp gỗ chuyển động thẳng đều. Hãy chỉ rõ đặc điểm của lực ma sát trong các trường hợp nói trên.
Vai trò của lực ma sát ô tô là duy trì độ bám đường giúp xe di chuyển tịnh tiến, ngăn chặn tình trạng trượt bánh gây nguy hiểm cho người điều khiển và người ngồi trên xe.
Lực ma sát ô tô là gì?
Ma sát là lực cản chống lại chuyển động tương đối của hai bề mặt, được hiểu đơn giản như sau: khi khởi hành, động cơ sẽ tạo ra một lực ma sát dẫn động lên bánh xe giúp ô tô di chuyển về phía trước. Lúc này, bề mặt lốp xe sẽ va chạm với mặt đường tạo ra một lực gọi là lực ma sát.
Nguyên nhân chính gây ra lực ma sát trên bánh xe là sự kết dính phân tử, độ nhám giữa 2 bề mặt tiếp xúc và sự biến dạng trên bề mặt hoặc vật thể chuyển động. Cụ thể như sau: Lực bám dính được sinh ra khi bề mặt bánh xe và đường tiếp xúc với nhau. Hai bề mặt này đều thô ráp nên khi tiếp xúc chúng sẽ tạo ra lực ma sát và có thể chuyển đổi thành nhiệt. Mức độ ma sát sẽ gia tăng nếu độ nhám của 2 bề mặt tiếp xúc tăng lên.
Lực ma sát ô tô bị tác động bởi một số yếu tố như độ nhẵn/ nhám của mặt đường, độ mịn/nhám của bề mặt tiếp xúc, hình dạng và thiết kế của bánh xe, lực bình thường tác dụng lên xe và hệ số ma sát.
Phân loại lực ma sát ô tô
Dựa vào ứng dụng thực tiễn, người ta phân loại lực ma sát ô tô thành 2 dạng cơ bản sau:
Lực ma sát động: Ma sát động thường xuất hiện khi một vật chuyển động so với vật còn lại và có sự cọ xát giữa chúng. Hay nói cách khác là lực ma sát giữa các bề mặt đang chuyển động tương đối với nhau.
Lực ma sát tĩnh: Tên gọi khác của ma sát tĩnh là lực ma sát nghỉ. Lực này tồn tại giữa các bề mặt không chuyển động với nhau, nó giúp ngăn cản việc dịch chuyển của xe so với bề mặt. Khi lái xe trên đường khô ráo, bất kể tốc độ của xe là bao nhiêu thì ma sát tĩnh đều sẽ giúp cho xe chạy ổn định hơn và an toàn hơn.
Những yếu tố ảnh hưởng đến lực ma sát ô tô
Lực ma sát của xe hơi bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố dưới đây:
Chất liệu bề mặt tiếp xúc: Chất liệu của bề mặt tiếp xúc chính là cao su [của bánh xe] và chất liệu mặt đường. Nếu 2 chất liệu này có kết cấu càng nhám thì lực ma sát được tạo ra sẽ lớn hơn nên độ bám đường càng tốt. Vật liệu có kết cấu khác nhau sẽ cung cấp lực ma sát khác nhau.
Độ nhám: Mặt đường càng thô ráp sẽ tạo ra nhiều ma sát hơn khiến chuyển động của ô tô bị hạn chế. Ngược lại, nếu mặt đường nhẵn thì xe sẽ di chuyển trơn tru hơn. Ví dụ: Khi xe di chuyển trên đường nhiều sỏi đá hoặc gồ ghề nứt nẻ sẽ tạo ra nhiều lực đối nghịch hơn so với mặt đường bằng phẳng.
Trọng lượng xe: Dòng xe có trọng lượng lớn hơn sẽ chịu lực ma sát nhiều hơn do diện tích tiếp xúc lớn và ngược lại. Nếu hình dạng bánh xe được sắp xếp phù hợp với địa hình hoặc điều kiện di chuyển nó sẽ tạo ra một lực ma sát chống lại chuyển động nhỏ hơn giúp xe di chuyển đều và an toàn hơn.
Vật liệu khác giữa các bề mặt tiếp xúc: Những vật liệu khác giữa bề mặt tiếp xúc có thể là nước, sỏi, đá, băng, tuyết,...Trong điều kiện bình thường, người điều khiển có thể điều chỉnh cách lái xe phù hợp với điều kiện thực tế. Tuy nhiên nếu di chuyển trong trời mưa lớn, đường ướt thì cần phải lưu ý hơn. Nước mưa hoạt động như một chất bôi trơn giữa cao su và nhựa đường, nó sẽ khiến lực ma sát tĩnh bị giảm xuống, khiến xe mất độ bám làm cho người lái mất kiểm soát. Khi ma sát tĩnh bị vượt quá thì ma sát động học sẽ được thay thế, lực này có thể khiến cho xe trượt mất kiểm soát cho đến khi động năng ma sát cuối cùng dừng lại.
Hệ số ma sát: là thước đo mức độ ma sát của vật liệu hoặc kết cấu. Với người điều khiển, hệ số này giúp xác định lực ma sát mong muốn để quá trình vận hành an toàn và vững vàng hơn. Theo ý kiến của các nhà khoa học, hệ số ma sát góp phần vào quá trình phát triển vật liệu mới cho lốp xe và mặt đường nhằm tạo ra lực ma sát phù hợp, an toàn.
Hiện nay, các dòng xe của VinFast đều sử dụng loại lốp ô tô có thiết kế ưu Việt, cho độ bám đường cao như từ AA, A cho đến B. Nhờ độ bám này mà xe có khả năng dừng trên các bề mặt nhựa đường và bê tông. Hơn nữa, gai lốp xe ô tô VinFast được khuyến nghị chiều cao trên 3mm [lốp mùa hè] và trên 4mm [đối với lớp mùa đông] tạo điều kiện cho lực ma sát ô tô hoạt động dễ dàng hơn để nâng cao độ bám đường.
Tham khảo thông tin, đăng ký lái thử và đặt mua các dòng xe ô tô của VinFast như VinFast Fadil, VinFast Lux A2.0, VinFast Lux SA2.0,... hoặc gọi điện đến hotline 1900 23 23 89 để được hướng dẫn chi tiết.
>>> Xem thêm:
5 lưu ý hạn chế xe trượt nước khi di chuyển dưới trời mưa
Xe trượt nước là hiện tượng cần chú ý khi di chuyển mùa mưa
*Thông tin trong bài viết mang tính chất tham khảo.