Cách Biểu Diễn Lực Ma Sát. Lực Ma Sát Là Gì, Công Thức

Mục tiêu: Củng cố các kiến ​​thức đã học về lực ma sát và các dạng của lực ma sát.

Quá trình làm việc:

1. Học phần lý thuyết2. Hoàn thành bảng 1.3. Giải bài toán theo phương án trong bảng 2.4. Trả lời câu hỏi bảo mật.

Bảng 1

ban 2

Một vận động viên trượt băng lái xe trên mặt băng nhẵn nằm ngang với quán tính 80 m. Xác định lực ma sát và vận tốc ban đầu nếu khối lượng của vận động viên trượt băng là 60 kg và hệ số ma sát là 0,015

Một vật khối lượng 4,9kg nằm trên mặt phẳng ngang. Phải tác dụng lực nào vào vật theo phương ngang để vật có gia tốc 0,5 m / s 2 với hệ số ma sát 0,1?

Một khối gỗ khối lượng 500 g đặt trên mặt bàn nằm ngang, được đặt chuyển động bởi khối lượng 300 g được treo vào đầu thẳng đứng của một sợi chỉ ném qua một khối cố định ở cuối bàn. Hệ số ma sát trong quá trình chuyển động của thanh là 0,2. Với gia tốc nào thì khối sẽ chuyển động?

Lực ma sát là lực xuất hiện giữa bề mặt của các vật thể tiếp xúc. Nếu không có sự bôi trơn giữa các bề mặt thì ma sát được gọi là khô. Lực ma sát khô tỷ lệ thuận với lực ép các bề mặt vào nhau và có hướng ngược với hướng chuyển động có thể xảy ra. Hệ số tỉ lệ được gọi là hệ số ma sát. Lực ép có phương vuông góc với bề mặt. Nó được gọi là phản ứng hỗ trợ bình thường.

Định luật ma sát trong chất lỏng và chất khí khác với quy luật ma sát khô. Ma sát trong chất lỏng và chất khí phụ thuộc vào tốc độ chuyển động: ở tốc độ thấp tỷ lệ với bình phương, và ở tốc độ cao tỷ lệ với hình lập phương của tốc độ.

Công thức giải pháp:

Trong đó "k" là hệ số ma sát, "N" là phản lực bình thường của giá đỡ.

Định luật II Newton và phương trình chuyển động ở dạng vectơ. F = ma

Theo định luật thứ ba của Newton N = - mg

biểu thức cho tốc độ

Phương trình chuyển động của chuyển động biến đổi đều có gia tốc

; 0 - V = a t trong đó 0 là tốc độ cuối cùng V là tốc độ ban đầu

Thuật toán để giải một bài toán điển hình:

1. Viết ngắn gọn điều kiện của vấn đề.

2. Chúng tôi mô tả điều kiện bằng đồ thị trong một hệ quy chiếu tùy ý, cho biết các lực tác dụng lên vật (chất điểm), bao gồm phản lực pháp tuyến của giá đỡ và lực ma sát, tốc độ và gia tốc của vật.

3. Chúng tôi sửa và chỉ định hệ quy chiếu trong hình bằng cách giới thiệu gốc thời gian và xác định các trục tọa độ cho các lực và gia tốc. Tốt hơn là hướng một trong các trục dọc theo phản lực bình thường của giá đỡ và bắt đầu đếm thời gian tại thời điểm cơ thể (điểm) ở tọa độ không.

4. Chúng ta viết dưới dạng véc tơ định luật II Newton và các phương trình chuyển động. Phương trình chuyển động và tốc độ là sự phụ thuộc của độ dời (đường đi) và tốc độ vào thời gian.

5. Ta viết các phương trình tương tự ở dạng vô hướng: trong các phép chiếu trên các trục tọa độ. Ta viết biểu thức của lực ma sát.

6. Ta giải phương trình ở dạng tổng quát.

7. Thay các giá trị vào bài giải chung, tính.

8. Viết ra câu trả lời.

Phần lý thuyếtMa sát là lực cản của các vật thể tiếp xúc chuyển động so với nhau. Ma sát đồng hành với mọi chuyển động cơ học, và hoàn cảnh này có một hệ quả thiết yếu trong tiến bộ kỹ thuật hiện đại. Lực ma sát là lực cản chuyển động của các vật thể tiếp xúc với nhau, lực ma sát được giải thích bằng hai nguyên nhân: độ nhám của bề mặt cọ xát của các vật thể và lực tương tác phân tử giữa chúng. Nếu chúng ta vượt ra ngoài giới hạn của cơ học, thì cần phải nói rằng lực ma sát có nguồn gốc điện từ, cũng như lực đàn hồi. Mỗi một trong hai nguyên nhân trên gây ra xích mích trong những trường hợp khác nhau lại biểu hiện ở một mức độ khác nhau. Ví dụ, nếu bề mặt tiếp xúc của vật rắn cọ xát có những điểm bất thường đáng kể, thì thuật ngữ chính trong lực ma sát phát sinh ở đây chính xác là do trường hợp này, tức là Sự không đồng đều, gồ ghề của bề mặt các vật cọ xát Các vật chuyển động có ma sát tương đối với nhau phải chạm vào các bề mặt hoặc chuyển động này trong môi trường của vật kia. Chuyển động của các vật thể so với nhau có thể không phát sinh do sự xuất hiện của ma sát nếu lực phát động nhỏ hơn lực ma sát tĩnh lớn nhất. Nếu bề mặt tiếp xúc của vật rắn được đánh bóng hoàn hảo và nhẵn, thì số hạng chính của lực ma sát phát sinh trong trường hợp này sẽ được xác định bằng độ bám dính phân tử giữa các bề mặt của vật thể cọ xát.

Chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn quá trình xuất hiện của lực ma sát trượt và nghỉ tại chỗ tiếp xúc của hai vật thể tiếp xúc. Nếu bạn nhìn vào bề mặt của các vật thể dưới kính hiển vi, bạn sẽ thấy các thấu kính siêu nhỏ, chúng ta sẽ mô tả ở dạng phóng to (Hình 1, a). rãnh và rãnh) (Hình 3, b). Trong trường hợp không có lực nào cố gắng gây ra chuyển động thì bản chất của tương tác trên cả hai mặt dốc của các vi hạt là tương tự nhau. Với tính chất tương tác này, tất cả các thành phần nằm ngang của lực tương tác cân bằng lẫn nhau, và tất cả các thành phần thẳng đứng được tổng hợp lại và tạo thành lực N (phản lực hỗ trợ) (Hình 2, a).

Một bức tranh khác về sự tương tác của các vật thể thu được khi một lực bắt đầu tác dụng lên một trong các vật thể. Trong trường hợp này, các điểm tiếp xúc chủ yếu nằm trên "sườn" bên trái trong hình. Cơ thể đầu tiên sẽ tạo áp lực cho cơ thể thứ hai. Cường độ của áp suất này được đặc trưng bởi lực R. Vật thể thứ hai, theo định luật thứ ba của Newton, sẽ tác dụng lên vật thể thứ nhất. Cường độ của tác dụng này được đặc trưng bởi lực R (phản lực hỗ trợ).

có thể được phân hủy thành các thành phần: lực N, hướng vuông góc với bề mặt tiếp xúc của các vật thể, và lực Fsc, hướng vào tác dụng của lực F (Hình 2, b).

Sau khi xem xét sự tương tác của các cơ thể, cần lưu ý hai điểm. 1) Trong tương tác của hai vật, theo định luật thứ ba của Newton, sinh ra hai lực R và R "; để thuận tiện cho việc lưu ý khi giải bài toán, ta phân tích lực R thành các thành phần N và Fsc (Ftr trong trường hợp chuyển động). 2) Lực N và F Tp cùng bản chất (tương tác điện từ); không thể khác, vì đây là các thành phần của cùng một lực R. Trong công nghệ hiện đại, việc thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn có ý nghĩa hết sức quan trọng nhằm giảm tác hại của lực ma sát. Lực ma sát lăn được định nghĩa là lực cần thiết để vật thể lăn thẳng ngả đều trên mặt phẳng nằm ngang. Theo kinh nghiệm, lực ma sát lăn được tính theo công thức:

trong đó F là lực ma sát lăn; k là hệ số ma sát lăn; P là lực ép của vật lăn lên giá đỡ và R là bán kính của vật lăn.

Từ thực tế, rõ ràng là từ công thức, rõ ràng là bán kính của thân lăn càng lớn, thì sự không đồng đều của bề mặt hỗ trợ ảnh hưởng đến nó càng ít. Lưu ý rằng hệ số ma sát lăn, ngược lại với hệ số ma sát trượt, là một giá trị được đặt tên và được biểu thị bằng đơn vị chiều dài - mét. Ma sát trượt được thay thế bằng ma sát lăn, trong những trường hợp cần thiết và có thể, bằng cách thay ổ trượt bằng ổ lăn.

Có ma sát bên ngoài và bên trong (cách gọi khác là độ nhớt). Loại ma sát này được gọi là ma sát bên ngoài, trong đó lực phát sinh tại các điểm tiếp xúc của các vật rắn cản trở chuyển động lẫn nhau của các vật thể và có phương tiếp tuyến với bề mặt của chúng.

Nội ma sát (độ nhớt) là một loại ma sát, bao gồm thực tế là có chuyển vị lẫn nhau. Các lớp chất lỏng hoặc chất khí giữa chúng có các lực tiếp tuyến ngăn cản chuyển động đó.

Ma sát ngoài được chia thành ma sát nghỉ (ma sát tĩnh) và ma sát động học. Ma sát nghỉ phát sinh giữa các vật rắn cố định khi bất kỳ vật rắn nào trong số chúng đang cố gắng di chuyển. Giữa các vật cứng chuyển động chạm vào nhau tồn tại ma sát động học. Lần lượt, ma sát động học được chia thành ma sát trượt và ma sát lăn.

Lực ma sát có vai trò quan trọng đối với đời sống con người. Trong một số trường hợp, anh ta sử dụng chúng, và trong một số trường hợp khác, anh ta chiến đấu với chúng. Lực ma sát có bản chất là điện từ. Các loại lực ma sát.Lực ma sát có bản chất là điện từ, tức là Lực ma sát dựa trên lực tương tác điện của các phân tử. Chúng phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của các vật thể so với nhau. Có 2 dạng ma sát: khô và lỏng. 1. Ma sát chất lỏng là lực sinh ra khi vật rắn chuyển động trong chất lỏng hoặc chất khí, hoặc khi một lớp chất lỏng (khí) chuyển động so với lớp khác và làm chậm chuyển động này.

Trong chất lỏng và chất khí, không có lực ma sát tĩnh. Ở tốc độ thấp trong chất lỏng (khí): Ftr = k1v, trong đó k1 là hệ số cản, phụ thuộc vào hình dạng, kích thước của vật thể và ánh sáng trong môi trường. Xác định bằng kinh nghiệm.

Ở tốc độ cao: Ftr = k2v, trong đó k2 là hệ số cản. 2. Ma sát khô là lực sinh ra từ sự tiếp xúc trực tiếp của các vật, và luôn hướng dọc theo bề mặt tiếp xúc của các vật điện từ một cách chính xác bằng cách phá vỡ các liên kết phân tử. Sự hạn chế của phần còn lại.Coi lực tương tác của thanh với mặt bàn Bề mặt của các vật tiếp xúc với nhau không tuyệt đối bằng nhau Lực hút lớn nhất xảy ra giữa các nguyên tử của các chất cách nhau một khoảng cực tiểu, nghĩa là trên kính hiển vi. những chỗ lồi lõm. Tổng lực hút của các nguyên tử của các vật tiếp xúc với nhau đáng kể đến mức ngay cả khi chịu tác dụng của ngoại lực tác dụng lên thanh song song với bề mặt tiếp xúc với mặt bàn, thanh vẫn đứng yên. Điều này có nghĩa là một lực tác dụng lên thanh có giá trị tuyệt đối bằng lực bên ngoài, nhưng ngược chiều nhau. Lực này là lực ma sát tĩnh, khi lực tác dụng đạt giá trị tới hạn cực đại đủ để phá vỡ các liên kết giữa các phần nhô ra thì thanh bắt đầu trượt trên mặt bàn. Lực ma sát tĩnh cực đại không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc bề mặt Theo định luật III Newton, lực áp suất pháp tuyến có giá trị tuyệt đối bằng phản lực hỗ trợ N. Lực ma sát tĩnh cực đại tỷ lệ với lực của áp suất pháp tuyến: trong đó μ là hệ số ma sát tĩnh.

Hệ số ma sát tĩnh phụ thuộc vào bản chất của việc xử lý bề mặt và vào sự kết hợp của các vật liệu tạo nên các phần tiếp xúc. Quá trình xử lý chất lượng cao của các bề mặt tiếp xúc nhẵn dẫn đến sự gia tăng số lượng các nguyên tử bị hút và do đó, làm tăng hệ số ma sát tĩnh.

Giá trị cực đại của lực ma sát tĩnh tỷ lệ với môđun lực F d của áp lực cơ thể tác dụng lên giá đỡ. Giá trị của hệ số ma sát tĩnh có thể được xác định như sau. Cho vật (thanh phẳng) nằm trên mặt phẳng nghiêng AB (Hình 3). Ba lực tác dụng lên nó: trọng lực F, lực ma sát tĩnh Fp và phản lực hỗ trợ N. Thành phần pháp tuyến Fp của trọng lực là lực ép Fd do vật tạo ra trên giá đỡ, tức là FН = Fд. Thành phần tiếp tuyến Ft của trọng lực là lực có xu hướng đưa cơ thể xuống một mặt phẳng nghiêng. Ở góc nghiêng nhỏ a, lực Ft cân bằng bằng lực ma sát tĩnh Fp và vật nằm yên trên mặt phẳng nghiêng (phản lực hỗ trợ N theo định luật 3 Newton có độ lớn bằng và ngược hướng với lực Fd, tức là nó cân bằng nó). Ta sẽ tăng góc nghiêng a cho đến khi vật bắt đầu trượt xuống mặt phẳng nghiêng. Vào thời điểm này Fт = Fпmax Từ hình 3 cho thấy rằng Ft = Fsin = mgsin; Fn \ u003d Fcos \ u003d mgcos. chúng tôi nhận được fн = sin / cos = tg. Sau khi đo góc bắt đầu trượt của vật, có thể tính giá trị của hệ số ma sát tĩnh fp bằng công thức.

Cơm. 3. Sự hạn chế của phần còn lại. ma sát trượt

Ma sát trượt xảy ra khi chuyển động tương đối của các vật tiếp xúc. Lực ma sát trượt luôn có hướng ngược với vận tốc tương đối của các vật tiếp xúc với nhau. Khi một vật thể này bắt đầu trượt trên bề mặt của một vật thể khác, liên kết giữa các nguyên tử (phân tử) của các vật thể bất động ban đầu bị phá vỡ, và ma sát giảm. Với chuyển động tương đối xa hơn của các vật thể, các liên kết mới liên tục được hình thành giữa các nguyên tử. Trong trường hợp này, lực ma sát trượt không đổi, nhỏ hơn một chút so với lực ma sát tĩnh. Giống như lực ma sát tĩnh cực đại, lực ma sát trượt tỷ lệ với lực áp suất pháp tuyến và do đó, với phản lực hỗ trợ: , hệ số ma sát trượt () ở đâu, tùy thuộc vào tính chất của các bề mặt tiếp xúc.

Cơm. 3. Ma sát trượt

câu hỏi kiểm tra

1. Ma sát bên ngoài và bên trong là gì?
2. Ma sát tĩnh thuộc loại ma sát nào?
3. ma sát khô và chất lỏng là gì?
4. Lực ma sát tĩnh cực đại là bao nhiêu?
5. Làm thế nào để xác định giá trị của hệ số ma sát tĩnh?

Định nghĩa 1

Lực ma sát là lực xuất hiện tại thời điểm tiếp xúc giữa hai vật và ngăn cản chuyển động tương đối của chúng.

Nguyên nhân chính gây ra ma sát nằm ở độ nhám của các bề mặt cọ xát và tương tác phân tử của các bề mặt này. Lực ma sát phụ thuộc vào vật liệu của các bề mặt tiếp xúc và lực ép lẫn nhau của chúng.

Khái niệm về lực ma sát

Dựa trên các mô hình ma sát đơn giản (dựa trên định luật Coulomb), lực ma sát sẽ được coi là tỷ lệ thuận với mức độ phản ứng pháp tuyến của các bề mặt tiếp xúc và cọ xát. Nếu xem xét một cách tổng thể, thì các quá trình của lực ma sát không thể chỉ được mô tả bằng các mô hình đơn giản của cơ học cổ điển, điều này được giải thích bằng sự phức tạp của các phản ứng trong vùng tương tác của các vật thể cọ xát.

Lực ma sát cũng giống như lực đàn hồi, có bản chất điện từ. Sự xuất hiện của chúng có thể xảy ra do sự tương tác giữa các phân tử và nguyên tử của các cơ thể tiếp xúc với nhau.

Nhận xét 1

Lực ma sát khác với lực đàn hồi và lực hấp dẫn bởi thực tế là chúng không chỉ phụ thuộc vào cấu hình của các vật thể (vào vị trí tương đối của chúng), mà còn phụ thuộc vào vận tốc tương đối của tương tác giữa chúng.

Các loại lực ma sát

Với điều kiện có chuyển động tương đối của hai vật tiếp xúc với nhau thì lực ma sát sinh ra trong quá trình đó được chia thành các loại sau:

1. Ma sát trượt (biểu diễn lực sinh ra do chuyển động tịnh tiến của một trong các vật tương tác so với vật thứ hai và tác dụng lên vật này theo hướng ngược với hướng trượt).
2. Ma sát lăn (biểu thị mômen của các lực có thể xuất hiện trong các điều kiện của quá trình lăn của một trong hai vật tiếp xúc với vật kia).
3. Lực ma sát ở trạng thái nghỉ (nó được coi là lực phát sinh giữa hai vật thể tương tác, trong khi nó trở thành một trở ngại nghiêm trọng đối với sự xuất hiện của chuyển động tương đối. Lực như vậy được khắc phục để đặt các vật thể tiếp xúc này chuyển động tương đối với nhau. Loại này ma sát xuất hiện trong các vị trí vi mô (ví dụ, trong quá trình biến dạng) của các vật thể tiếp xúc Với sự gia tăng nỗ lực, sự gia tăng của lực ma sát cũng sẽ bắt đầu.
4. Ma sát quay (là mômen lực xuất hiện giữa các vật thể tiếp xúc trong điều kiện quay của một trong hai vật này so với vật kia và hướng ngược lại chuyển động quay). Nó được xác định theo công thức: $ M = pN $, trong đó $ N $ là áp suất pháp tuyến, $ p $ là hệ số ma sát quay, có thứ nguyên là chiều dài.

Thực nghiệm đã chứng minh rằng lực ma sát không phụ thuộc vào diện tích bề mặt mà các vật thể tiếp xúc với nhau và tỷ lệ với lực áp suất thông thường mà một vật thể sẽ tác động lên vật thể thứ hai.

Định nghĩa 2

Giá trị không đổi đại diện cho hệ số ma sát, trong khi phụ thuộc vào bản chất và tình trạng của các bề mặt cọ xát.

Trong những tình huống nhất định, ma sát là hữu ích. Có thể đưa ra các ví dụ về khả năng đi lại của con người (khi không có ma sát) và chuyển động của các phương tiện giao thông. Đồng thời, ma sát cũng có thể có tác động bất lợi. Vì vậy, nó gây ra sự mài mòn các bộ phận tiếp xúc của các cơ cấu, làm tiêu hao thêm nhiên liệu cho xe. Các chất bôi trơn khác nhau (đệm không khí hoặc chất lỏng) đóng vai trò như một phương tiện chống lại điều này. Một cách hiệu quả khác là thay thế trượt bằng cách lăn.

Các công thức tính toán cơ bản để xác định lực ma sát

Công thức tính lực ma sát trượt sẽ như sau:

• $ m $ -proportionality hệ số (ma sát trượt),
• $ P $ là lực ép theo phương thẳng đứng (pháp tuyến).

Lực ma sát trượt là một trong những lực điều khiển chuyển động, và công thức của nó được viết bằng phản lực của giá đỡ. Dựa trên hoạt động của định luật thứ ba Newton, các lực của áp suất pháp tuyến, cũng như phản lực của giá đỡ, có độ lớn bằng nhau và ngược hướng:

Trước khi xác định lực ma sát, công thức của nó sẽ được viết như sau: $ F = mN $, phản lực được xác định.

Ghi chú 2

Hệ số cản trong quá trình trượt được giới thiệu bằng thực nghiệm cho các bề mặt cọ xát, trong khi nó sẽ phụ thuộc vào vật liệu và chất lượng gia công.

Lực ma sát tĩnh cực đại được xác định tương tự như lực ma sát trượt. Điều này rất quan trọng để giải quyết các vấn đề về xác định cường độ của lực cản lái xe. Một ví dụ có thể được đưa ra với một cuốn sách được di chuyển bằng cách dùng tay ấn vào nó. Vì vậy, việc trượt của cuốn sách này sẽ được thực hiện dưới tác dụng của lực cản nghỉ giữa cuốn sách và bàn tay. Trong trường hợp này, lượng lực cản sẽ phụ thuộc vào chỉ số của lực tác dụng lên cuốn sách.

Thực tế là lực ma sát tỷ lệ với bình phương của tốc độ tương ứng sẽ rất thú vị, và công thức của nó sẽ bắt đầu thay đổi, tùy thuộc vào tốc độ chuyển động của các vật thể tương tác. Lực này có thể được quy cho lực cản nhớt trong chất lỏng.

Tùy thuộc vào tốc độ chuyển động, lực cản sẽ được quyết định bởi tốc độ chuyển động, hình dạng của vật thể chuyển động hoặc độ nhớt của chất lỏng. Sự chuyển động trong dầu và nước của cùng một vật kèm theo lực cản có độ lớn khác nhau. Đối với tốc độ thấp, nó trông như thế này:

• $ k $ - hệ số tương xứng, tùy thuộc vào kích thước tuyến tính của phần thân và thuộc tính của phương tiện,
• $ v $ là tốc độ của vật.

Mọi người đều biết khó khăn như thế nào để di chuyển các vật nặng trên bất kỳ bề mặt nào. Điều này là do bề mặt của vật rắn không hoàn toàn nhẵn và có rất nhiều rãnh (chúng có kích thước khác nhau, chúng sẽ giảm trong quá trình mài). Khi hai cơ thể tiếp xúc với nhau, các rãnh sẽ liên kết với nhau. Đặt một lực nhỏ (F) lên một trong các vật, hướng theo phương tiếp tuyến với các bề mặt tiếp xúc. Dưới tác dụng của lực này, các vết khía sẽ bị biến dạng (uốn cong). Do đó, sẽ có một lực đàn hồi hướng dọc theo các bề mặt tiếp xúc. Lực đàn hồi tác dụng lên cơ thể, do lực F tác dụng sẽ bù lại lực đó và cơ thể sẽ đứng yên.

lực ma sát tĩnh – Lực phát sinh tại ranh giới của các vật thể tiếp giáp khi không có chuyển động tương đối của chúng.

Lực ma sát tĩnh có phương tiếp tuyến với bề mặt tiếp xúc của các vật (Hình 10) theo hướng ngược với lực F và có độ lớn bằng: Ftr = - F.

Với sự gia tăng mô-đun lực F, độ uốn của các khía móc sẽ tăng lên và cuối cùng, chúng sẽ bắt đầu bị gãy và cơ thể sẽ bắt đầu di chuyển.

lực ma sát trượt – là lực xuất hiện tại ranh giới của các vật thể tiếp xúc trong quá trình chuyển động tương đối của chúng.

Vectơ lực ma sát trượt có hướng ngược với vectơ vận tốc của vật so với bề mặt mà nó trượt.

Một vật trượt trên mặt rắn thì bị trọng lực P ép lên mặt phẳng theo phương thẳng đứng. Kết quả là bề mặt chùng xuống và xuất hiện một lực đàn hồi N (lực ép thông thường hoặc phản lực hỗ trợ), lực này bù cho lực ép P (N = - P).

Lực N càng lớn thì sự ăn khớp của các khía càng sâu và càng khó phá vỡ chúng. Kinh nghiệm cho thấy môđun của lực ma sát trượt tỉ lệ với công của lực ép:

Hệ số không thứ nguyên μ được gọi là hệ số ma sát trượt. Nó phụ thuộc vào vật liệu của bề mặt tiếp xúc và mức độ mài của chúng. Ví dụ, khi trượt tuyết, hệ số ma sát phụ thuộc vào chất lượng của chất bôi trơn (chất bôi trơn đắt tiền hiện đại), bề mặt của đường trượt tuyết (mềm, lỏng, nén, đóng băng), một hoặc trạng thái khác của tuyết tùy thuộc vào nhiệt độ và không khí. độ ẩm, v.v ... Một số lượng lớn các yếu tố thay đổi làm cho hệ số của chính nó không phải là hằng số. Nếu hệ số ma sát nằm trong khoảng 0,045 - 0,055 thì độ trượt được coi là tốt.

Bảng cho thấy các giá trị của hệ số ma sát trượt cho các vật thể tiếp xúc khác nhau.

Hệ số ma sát trượt trong các trường hợp khác nhau

Vai trò của lực ma sát trong nhiều trường hợp là dương. Chính nhờ lực này mà có thể thực hiện được sự di chuyển của con người, động vật và vận chuyển trên đất liền. Vì vậy, khi đi bộ, một người căng các cơ của chân đỡ, đẩy khỏi mặt đất, cố gắng di chuyển đế trở lại. Điều này bị ngăn cản bởi lực ma sát tĩnh theo hướng ngược lại - về phía trước (Hình 11).

Hơn 300 năm trước. Câu hỏi không phải là khó nhất, nhưng bạn sẽ cần một chút chú ý và kiên nhẫn để hiểu nó.

Một phần đặc biệt của cơ học được dành để nghiên cứu lực ma sát - cái gọi là cơ học của tương tác ma sát (hay - ma sát).

Lực ma sát là lực mà các vật thể tiếp xúc và chuyển động tương đối với nhau tương tác với nhau. Lực ma sát ngăn cản chuyển động tự do của các vật tiếp xúc.

Các loại ma sát và lực ma sát

Lực ma sát tĩnh do đâu mà có?

Nếu quan sát bề mặt sàn và chân tủ dưới kính hiển vi, chúng ta sẽ thấy nhiều vết lồi lõm có hình thù khó tưởng tượng.

Khi các cơ thể dựa vào nhau, các nốt lao gắn kết với nhau, do đó các cơ thể vẫn ở trạng thái bất động.

Tác động vào một trong các vật thể hoặc cả hai vật thể cùng một lúc để di chuyển chúng so với nhau sẽ dẫn đến sự biến dạng của các khối lao, gây ra lực đẩy điện từ của các phân tử, làm cơ sở cho lực ma sát tĩnh.

Nếu các nỗ lực vật lý được áp dụng một cách trơn tru, đến một thời điểm quan trọng nhất định, lực ma sát tĩnh sẽ bằng giá trị tuyệt đối với lực mà chúng ta đang cố gắng di chuyển tủ.

lực ma sát trượt

Tại thời điểm tủ vẫn chuyển động từ chỗ thì lực ma sát nghỉ đạt giá trị cực đại.

Tại thời điểm này, các lao bị phá hủy và kết quả là tủ bắt đầu cầu trượt.

Ảnh 1. Bánh xe và các thiết bị khác được dùng để giảm lực ma sát trượt.

Một loại lực ma sát mới nảy sinh - lực ma sát trượt. Lực này phát sinh từ sự tương tác của các bề mặt trượt lên nhau.

Lực này được biểu hiện tại thời điểm chuyển động vật lý (trượt) của chân tủ trên sàn hoặc khi ván trượt của vận động viên khúc côn cầu hoặc vận động viên trượt băng trượt trên bề mặt.

Nếu chúng ta dịch những gì đang xảy ra với "các ngọn đồi", khi trượt, có sự đứt gãy liên kết giữa các phân tử tập trung trong các ngọn đồi khác nhau.

Khi các vật đứng yên - tức là khi lực ma sát tĩnh tác động - thì sự gián đoạn như vậy không xảy ra.

"Mô hình của những gò đồi" là có điều kiện. Nó được thiết kế để trình bày những điều phức tạp bằng ngôn ngữ đơn giản.

Các quá trình tương tự có thể được giải thích bằng các thuật ngữ khoa học sâu hơn, việc hiểu được chúng sẽ đòi hỏi sự đào tạo đặc biệt từ người đọc.

Các định luật vật lý đơn giản nhất liên quan đến lực ma sát

Câu trả lời cho câu hỏi, lực ma sát là gì, có thể nhận được không chỉ bằng cách nghiên cứu các vị trí lý thuyết, mà còn bằng cách giải quyết các vấn đề thực tế.

Để giải các bài toán liên quan đến tính giá trị của lực ma sát, chúng ta cần một số dữ kiện khoa học đặc trưng cho lực ma sát.

Ví dụ, vectơ của lực ma sát trượt tác dụng lên vật từ một phía của mặt trượt luôn hướng ngược chiều với hướng của vectơ vận tốc của vật.

Nếu hướng của vận tốc thay đổi thì chiều của lực ma sát trượt cũng sẽ thay đổi. Sự phụ thuộc của lực ma sát vào vận tốc là một đặc điểm phân biệt quan trọng vốn có của lực này (ví dụ, lực này không có trong lực hấp dẫn hoặc lực đàn hồi).

Mô hình đơn giản nhất của ma sát khô được đặc trưng bởi hoạt động của các định luật sau:

. Lực ma sát trượt bằng giá trị cực đại của lực ma sát tĩnh.

. Hệ số ma sát không phụ thuộc vào diện tích bề mặt tương tác, cũng không phụ thuộc vào tốc độ của các vật tương tác so với nhau.

. Có quan hệ tỉ lệ thuận giữa phản lực của gối tựa và giá trị tuyệt đối của lực ma sát trượt, được tính theo công thức: f = µN.

Hệ số tỉ lệ µ được gọi là hệ số ma sát.

Các nhà vật lý đã tính toán hệ số ma sát cho hàng chục nghìn cặp vật liệu.

Ví dụ, hệ số ma sát tĩnhđối với cặp "cao su - nhựa đường khô" là 0,95 và hệ số ma sát trượtđối với cùng một cặp thay đổi từ 0,5 đến 0,8.

Bằng cách thay đổi các đặc tính của các vật tương tác, có thể ảnh hưởng đến độ lớn của lực ma sát xuất hiện trong quá trình tương tác của chúng.

Ví dụ, cải thiện hình dạng bên ngoài của xe đua hoặc kiểu gai của lốp xe được sử dụng cho phép bạn tăng tốc độ của chúng bằng cách giảm lực ma sát trượt.

Ma sát xảy ra khi các cơ thể tiếp xúc trực tiếp, ngăn cản chuyển động tương đối của chúng và luôn hướng dọc theo bề mặt tiếp xúc.

Lực ma sát có bản chất là điện từ, cũng như lực đàn hồi. Ma sát giữa các bề mặt của hai vật rắn gọi là ma sát khô. Ma sát giữa vật rắn và môi trường lỏng hay khí gọi là ma sát nhớt.

Phân biệt ma sát tĩnh, ma sát trượt và ma sát lăn.

Hạn chế của phần còn lại- Không chỉ xảy ra khi trượt bề mặt này trên bề mặt khác, mà còn xảy ra khi cố gắng gây ra trượt này. Ma sát tĩnh giữ cho tải trọng trên băng tải chuyển động không bị trượt, giữ đinh đóng vào bảng, v.v.

Lực ma sát tĩnh là lực ngăn cản sự chuyển động của vật này so với vật khác, luôn có phương chống lại lực tác dụng từ bên ngoài song song với mặt tiếp xúc, tìm cách dịch chuyển vật khỏi vị trí của nó.

Lực có xu hướng chuyển động của cơ thể càng lớn thì lực ma sát tĩnh càng lớn. Tuy nhiên, đối với bất kỳ hai vật thể nào tiếp xúc, nó có một số giá trị tối đa (F tr.p.) tối đa, nhiều hơn không thể, và không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc của các bề mặt:

(F tr.p.) max = μ p N,

ở đâu μ p- hệ số ma sát tĩnh, N- phản lực hỗ trợ.

Lực ma sát tĩnh tối đa phụ thuộc vào vật liệu của các vật liệu và vào chất lượng của quá trình gia công các bề mặt tiếp xúc.

Ma sát trượt. Nếu chúng ta tác dụng một lực lên cơ thể vượt quá lực ma sát tĩnh tối đa, cơ thể sẽ chuyển động và bắt đầu chuyển động. Ma sát ở trạng thái nghỉ sẽ được thay thế bằng ma sát trượt.

Lực ma sát trượt cũng tỉ lệ với lực ép pháp tuyến và phản lực hỗ trợ:

F tr \ u003d μN.

ma sát lăn. Nếu vật không trượt trên bề mặt của vật khác mà giống như bánh xe lăn, thì ma sát xuất hiện tại điểm tiếp xúc được gọi là ma sát lăn. Khi bánh xe lăn dọc theo lòng đường, nó liên tục bị ép vào nó, vì vậy phía trước luôn có một vết lồi, cần phải khắc phục. Đây là nguyên nhân gây ra ma sát lăn. Ma sát lăn ít hơn, đường khó hơn.

Lực ma sát lăn cũng tỉ lệ với phản lực hỗ trợ:

F tr.qual = μ đủ N,

ở đâu chất lượng μ- hệ số ma sát lăn.

Trong chừng mực chất lượng μ