Bài giảng Ma sát

Tài liệu sau đây trình bày khái niệm về lực ma sát, phân loại ma sát, hệ số ma sát, ứng dụng ma sát, giảm ma sát.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Ma sátMa sát Ma sát Bởi: Wiki PediaTrong vật lý học, ma sát là một loại lực cản xuất hiện giữa các bề mặt vật chất, chốnglại xu hướng thay đổi vị trí tương đối giữa hai bề mặt.Lực ma sát làm chuyển hóa động năng của chuyển động tương đối giữa các bề mặtthành năng lượng ở dạng khác. Việc chuyển hóa năng lượng thường là do va chạm giữaphân tử của hai bề mặt gây ra chuyển động nhiệt hoặc thế năng dự trữ trong biến dạngcủa bề mặt hay chuyển động của các electron, được tích lũy một phần thành điện nănghay quang năng. Trong đa số trường hợp trong thực tế, động năng của các bề mặt đượcchuyển hóa chủ yếu thành nhiệt năng.Về bản chất vật lý, lực ma sát xuất hiện giữa các vật thể trong cuộc sống là lực điện từ,một trong các lực cơ bản của tự nhiên, giữa các phân tử, nguyên tử.Có thể xấp xỉ lực ma sát tỷ lệ với lực ép hai bề mặt lên nhau, áp lực F0 vuông góc vớihai bề mặt, và hệ số ma sát, k, giữa các vật liệu:F = F0kPhân loạiMa sát nghỉMa sát nghỉ (hay còn được gọi là ma sát tĩnh) là lực xuất hiện giữa hai vật khi chúngkhông chuyển động so với vật còn lại nhưng có xu hướng chuyển động. Ví dụ như, lựcma sát nghỉ ngăn cản một vật trượt trên bề mặt nghiêng. Hệ số của ma sát nghỉ, thườngđược kí hiệu là μt, thường lớn hơn so với hệ số của ma sát động. Lực ban đầu làm chovật chuyển động thường bị cản trở bởi ma sát nghỉ.Một ví dụ quan trọng khác về lực ma sát nghỉ là: lực ma sát nghỉ ngăn cản khiến chobánh xe khi mới khởi động lăn không được nhanh như khi nó đang chạy. Mặc dù vậykhi bánh xe đang chuyển động, bánh xe vẫn chịu tác dụng của lực ma sát động. Cho nênlực ma sát nghỉ lớn hơn lực ma sát động. 1/4Ma sátGiá trị lớn nhất của lực ma sát nghỉ, khi vật bắt đầu chuyển động, hay ma sát nghỉ cựcđại[1] [2], đươc tính bằng công thức:F = F0ktvới:kt là hệ số ma sát tĩnh.F0 là lực mà vật tác dụng lên mặt phẳngMa sát độngMa sát động xuất hiện khi một vật chuyển động so với vật còn lại và có sự cọ xát giữachúng. Hệ số của ma sát động thường nhỏ hơn hệ số ma sát nghỉ. Mỗi loại ma sát độnglại có một kí hiệu khác nhau:Các loại ma sát động:Ma sát trượt xuất hiện khi hai vật thể trượt trên nhau, ví dụ như đẩy một quyển sách trênmặt bàn.Ma sát nhớt là sự tương tác giữa một vật thể rắn và một chất lỏng hoặc một chất khí,ví dụ như một vật thể di chuyển qua môi trường lỏng hoặc khí. Lực ma sát của khôngkhí tác dụng lên máy bay hay của nước tác dụng lên người thợ lặn đều là các ví dụ vềlực ma sát nhớt. Loại lực ma sát này không chỉ xuất hiện do sự cọ xát - trường hợp nàytạo ra lực ma sát có phương trùng với tiếp tuyến của bề mặt tiếp xúc giống như lực masát trượt, mà nó còn xuất hiện khi có lực vuông góc với bề mặt tiếp xúc. Lực này gópmột phần đáng kể (là một phần quan trọng khi vận tốc của vật thể đủ lớn) tạo nên ma sátnhớt. Chú ý rằng trong một số trường hợp, lực này sẽ nâng vật thể lên cao.Ma sát lăn là lực ngăn cản lại sự lăn của một bánh xe hay các vật có dạng hình tròn trênmặt phẳng bởi sự biến dạng của vật thể và/ hoặc của bề mặt. Lực ma sát lăn nhỏ hơn cáclực ma sát động khác[3]. Hệ số ma sát lăn thường có giá trị là 0,001[4]. Ví dụ điển hìnhnhất của lực ma sát lăn là sự di chuyển của bánh các loại xe cộ trên đường[5].Hệ số ma sátHệ số ma sát không phải là một đại lượng có đơn vị, nó biểu thị tỉ số của lực ma sát nằmgiữa hai vật trên lực tác dụng đồng thời lên chúng. Hệ số ma sát phụ thuộc vào chất liệulàm nên vật; ví dụ như, nước đá trên thép có hệ số ma sát thấp (hai vật liệu có thể trượtdễ dàng trên bề mặt của nhau), cao su trên mặt đường có hệ số ma sát lớn(hai loại vậtliệu không thể dễ dàng trượt trên bề mặt của nhau). Các hệ số ma sát có thể nằm trong 2/4Ma sátkhoảng từ 0 cho tới một giá trị lớn hơn 1- trong điều kiện tốt, lốp xe trượt trên bê tôngcó thể tạo ra hệ số ma sát với giá trị là 1,7.Lực ma sát luôn luôn có xu hướng chống lại chuyển động (đối với lực ma sát động) hoặcxu hướng chuyển động (đối với ma sát nghỉ) giữa hai bề mặt tiếp xúc nhau. Ví dụ như,một hòn đá trượt trên băng đã chịu tác dụng của lực ma sát động làm chậm nó lại. Mộtví dụ về lực ma sát chống lại xu hướng chuyển động của vật, bánh xe của một chiếc xeđang tăng tốc chịu tác dụng của lực ma sát hướng vế phía trước; nếu không có nó bánhxe sẽ bị trượt ra phía sau. Chú ý rằng trong trường hợp này lực ma sát không chống lạichiều chuyển động của phương tiện mà nó chống lại xu hướng trượt trên đường của lốpxe.Hệ số ma sát là một đại lượng mang tính thực nghiệm; nó được xác định ra trong quátrình thì nghiệm chứ không phải từ tính toán. Những bề mặt ráp có khả năng tạo nênnhững giá trị cao hơn cho hệ số ma sát. Hầu hết các vậ ...