Lực ma sát: Lý thuyết và bài tập

Lực ma sát: Lý thuyết và bài tập là tài liệu vô cùng hữu ích, tổng hợp toàn bộ kiến thức cơ bản về khái niệm, đặc điểm, công thức và các dạng bài tập của lực ma sát nghỉ, lực ma sát lăn, lực ma sát trượt.

Qua tài liệu này giúp các bạn lớp 10 có nhiều tư liệu tham khảo, củng cố kiến thức, đồng thời hỗ trợ thầy cô có thêm tài liệu tham khảo giảng dạy. Ngoài ra các bạn tham khảo khảo thêm Công thức Vật lý 10. Sau đây là nội dung chi tiết, mời các bạn cùng tham khảo và tải tài liệu tại đây.

I. Lực ma sát trượt

a. Sự xuất hiện của lực ma sát trượt

– Lực ma sát trượt xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật chuyển động trượt trên một bề mặt.

– Lực ma sát trượt có hướng ngược hướng với vận tốc, làm cản trở chuyển động của vật.

– Có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của áp lực, không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật.

– Biểu thức:

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.

b) Cách xác định độ lớn của lực ma sát trượt

Móc lực kế vào vật rồi kéo theo phương ngang cho vật trượt gần như thẳng đều. Khi đó, lực kế chỉ độ lớn của lực ma sát trượt tác dụng vào vật.

c. Đặc điểm 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.

d) Hệ số ma sát trượt

– Hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của lực ma sát trượt và độ lớn của áp lực được gọi là hệ số ma sát trượt. Kí hiệu là

– Hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.

e) Công thức của lực ma sát trượt

II. Lực ma sát lăn

– Lực ma sát lăn xuất hiện khi một vật lăn trên mặt một vật khác để cản trở chuyển động lăn của vật.

– Hệ số ma sát lăn nhỏ hơn rất nhiều lần hệ số ma sát trượt.

– Vai trò của lực ma sát lăn:

Vì lực ma sát lăn rất nhỏ so với lực ma sát trượt nên để hạn chế tác hại của ma sát trượt, người ta tìm cách thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn nhờ các ổ bi, con lăn… Ma sát lăn giúp cho vật chuyển động dễ dàng hơn.

III. Lực ma sát nghỉ

a) Sự xuất hiện của lực ma sát nghỉ

Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi một vật nằm yên trên bề mặt vật khác.

b) Những đặc điểm của lực ma sát nghỉ

– Lực ma sát nghỉ có:

+ Điểm đặt lên vật (sát bề mặt tiếp xúc).

+ Phương song song với 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) hoặc chiều chuyển động của vật.

– Khi lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc lớn hơn một giá trị nào đó thì vật sẽ trượt. Như vậy:

ực ma sát nghỉ cực đại xấp xỉ bằng lực ma sát trượt và có thể dùng công thức tính lực ma sát trượt để tính lực ma sát nghỉ cực đại

c) Vai trò của lực ma sát nghỉ

Lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực phát động giúp các vật chuyển động. Khi bước đi, chân phía sau sẽ tác dụng vào đất một lực F. Ở chỗ đường tốt, mặt đường sẽ tác dụng lực Fmsn hướng về phía trước, giữ cho chân khỏi trượt trên mặt đất. Trường hợp thiếu ma sát nghỉ, lực từ chân người tác dụng vào đất về phía sau, mà không có lực nào giữ chân lại sẽ làm cho chân sau và cả thân người ngã nhào về sau.

IV. Bài tập thực hành

1/ Một xe điện đang chạy với vận tốc 36km/h thì bị hãm lại đột ngột. Bánh xe không lăn nữa mà chỉ trượt lên đường ray. Kể từ lúc hãm, xe điện còn đi được bao xa thì dừng hẳn ? Biết hệ số ma sát trượt giữa bành xe và đường ray là 0,2. Lấy g = 9,8m/s².

2/ Cần kéo một vật trọng lượng 20N với một lực bằng bao nhiêu để vật chuyển động đều trên một mặt sàn ngang. Biết hệ số ma sát trượt của vật và sàn là 0,4.

3/ Một ô tô đang chuyển động với vận tốc 15m/s thì tắt máy, hãm phanh. Tính thời gian và quãng đường ô tô đi thêm được cho đến khi dừng lại. Biết hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là 0,6. Lấy g = 9,8m/s².

4/ Một ô tô khối lượng hai tấn chuyển động trên mặt đường nằm ngang có hệ số ma sát lăn 0,1. Tính lực kéo của động cơ ô tô nếu:

a. Ô tô chuyển động thẳng đều.

b. Ô tô chuyển động thẳng nhanh dần đều và sau 5s vận tốc tăng từ 18km/h đến 36km/h. Lấy g = 10m/s².

5/ Một xe ô tô khối lượng 1,2 tấn đang chạy với vận tốc 36km/h trên đường ngang thì hãm phanh chuyển động châm dần đều. Sau 2s xe dừng hẳn. Tìm :

a. Hệ số ma sát giữa xe và mặt đường.

b. Quãng đường xe đi được từ lúc bắt đầu hãm phanh cho đên lúc dừng lại.

c. Lực hãm phanh.

Lấy g = 10m/s²

6/ Một đoàn tàu khối lượng 1000 tấn bắt đầu rời ga. Biết lực kéo của đầu máy 2.10⁵N, hệ số ma sát lăn là 0,004. Tìm vận tốc đoàn tàu khi nó đi được 1km va thời gian để đạt được vận tốc đó. Lấy g = 10/s².

7/ Một đoàn tàu có khối lượng 10³ tấn đang chạy với vận tốc 36km/h thì bắt đầu tăng tốc. Sau khi đi được 300m, vận tốc của nó lên tới 54km/h. Biết lực kéo cảu đầu tầu trong cả giai đoạn tăng tốc là 25.10⁴N. Tìm lực cản chuyển động cảu đoàn tàu.

8/ Một chiếc ô tô có khối lượng 5 tấn đang chạy thì bị hãm phanh chuyển động thẳng chậm dần đều. Sau 2,5s thì dừng lại và đã đi được 12m kể từ lúc vừa hãm phanh.

a. Lập công thức vận tốc và ve đồ thị vận tốc kể từ lúc vừa hãm phanh.

b. Tìm lực hãm phanh.

9/ Một vật trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng dài 5m, nghiêng góc 30⁰ so với phương ngang. Coi ma sát trên mặt nghiêng là không đáng kể. Đến chân mặt phẳng nghiêng, vật sẽ tiếp tục chuyển động trên mặt phẳng ngang trong thời gian là bao nhiêu ? Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang là k = 0,2. Lấy g = 10m/s^2.

10/ xe đang chuyển động với vận tốc 25m/s thì bắt đầu trượt lên dốc dài 50m, cao 14m. hệ số ma sát giữa xe và mặt dốc là 0,25.

a. tìm gia tốc của xe khi lên dốc.

b. xe có lên tới đỉnhdốc không ? nếu xe lên được, tìm vận tốc xe ở đỉnh dốc và thời gian lên dốc.

11/ một vật có khối lượng m = 1kg trượt trên mặt phẳng nghiêng một góc = 45⁰ so với mặt phẳng nằm ngang.

12/ tại một điểm a trên mặt phẳng nghiêng một góc 30⁰ so với phương ngang, người ta truyền cho một vật vận tốc 6m/s để vật đi lên trên mặt phẳng nghiêng theo một đường dốc chính. bỏ qua ma sát. lấy g = 10 m/s².

a. tính gia tốc của vật.

b. tính quãng đường dài nhất vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng.

c. sau bao lâu vật sẽ trở lại a? lúc đó vật có vận tốc bao nhiêu?