Vật lí - Các khái niệm và quan hệ (Phần 11)

1.14 Lực ma sát và lực pháp tuyến Khi hai vật trượt lên nhau, sẽ phát sinh lực ma sát giữa chúng. Thỉnh thoảng những lực này có lợi cho chúng ta, và thỉnh thoảng chúng gây cản trở chúng ta. Không có ma sát, sẽ không thể nào làm cho một chiếc xe khởi động, dừng lại, hoặc rẽ cua. Tuy nhiên, nếu chúng ta có thể khử lực ma sát đi một khi xe của chúng ta đang chuyển động ở một vận tốc không đổi, thì chúng ta sẽ không cần động cơ nữa vì, theo định...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật lí - Các khái niệm và quan hệ (Phần 11) Vật lí - Các khái niệm và quan hệ (Phần 11)1.14 Lực ma sát và lực pháp tuyếnKhi hai vật trượt lên nhau, sẽ phát sinh lực ma sát giữa chúng.Thỉnh thoảng những lực này có lợi cho chúng ta, và thỉnh thoảngchúng gây cản trở chúng ta. Không có ma sát, sẽ không thể nàolàm cho một chiếc xe khởi động, dừng lại, hoặc rẽ cua. Tuynhiên, nếu chúng ta có thể khử lực ma sát đi một khi xe củachúng ta đang chuyển động ở một vận tốc không đổi, thì chúngta sẽ không cần động cơ nữa vì, theo định luật I Newton, chúngta sẽ tiếp tục chuyển động ở tốc độ không đổi theo một đườngthẳng.Những chi tiết vi mô của lực ma sát vẫn chưa được hiểu hết.Chúng ta tin rằng khi hai vật tiếp xúc nhau, chúng tạo ra nhữngkết nối vi mô tại những điểm khác nhau trên bề mặt của chúng.Ngay cả những bề mặt tráng nhẵn bóng vẫn là gồ ghề và mấpmô khi nhìn dưới một kính hiển vi phân giải mạnh. Vì các điểmtiếp xúc ở quá gần nhau, nên các lực liên phân tử tạo ra nhữngmối hàn vi mô phải bị phá vỡ để cho các vật tách ra khỏi nhau.Những mối hàn này tiếp tục tạo ra và phá vỡ khi các vật trượtqua nhau. + Phóng to hìnhXét một cài đèn nằm trên bàn. Hình 1.52 là sơ đồ vật tự do củacái đèn cho thấy lực do trọng lực tác dụng (hướng xuống) và lựcdo cái bàn tác dụng (hướng lên). Giả sử cái đèn không gia tốc,thì hai lực này bằng nhau và ngược chiều nhau. Lực hướng lêncủa cái bàn tác dụng vuông góc với mặt bàn. Bất kì lực nào domột bề mặt tác dụng lên một vật thì luôn vuông góc với bề mặtđó (tức là pháp tuyến với bề mặt) và được gọi là lực pháptuyến, Fn.Lực ma sát luôn tác dụng để chống lại sự trượt của hai bề mặtlên nhau. Độ lớn của lực ma sát phụ thuộc trực tiếp vào lực pháptuyến, Fn, và được cho bởiFms = μFntrong đó μ (phát âm là “mew”, giống như tiếng mèo kêu), là hệsố ma sát, phụ thuộc vào bản chất của bề mặt và được tim rabằng thực nghiệm.Có hai loại ma sát trượt: ma sát tĩnh và ma sát động. Nóichung, lực ma sát tĩnh thì lớn hơn lực ma sát động. Nói cáchkhác, việc bắt đầu di chuyển một vật đang đứng yên thì khó hơnviệc di chuyển một vật đang chuyển động. Ví dụ, khi một chiếcxe hơi bị mắc kẹt trong bùn lầy, ta khó đưa xe ra khỏi tình trạngmắc kẹt hơn là giữ cho nó chuyển động một khi đã không cònmắc kẹt nữa. Để phản ánh quan sát này, chúng ta sử dụng nhữnghệ số ma sát khác nhau, phụ thuộc vào vật đang đứng yên hayđang chuyển động. Khi một vật đang đứng yên (tức là tĩnh), tathay hệ số ma sát tĩnh, μs, vào phương trình lực ma sát. Khimột vật đang chuyển động, ta sử dụng hệ số ma sát động, μk.Hệ số ma sát là tỉ số của hai lực, lực ma sát và lực pháp tuyến, .Do đó, m không có đơn vị.Một tính chất của chất lỏng và chất khí, gọi là sự nhớt, xác địnhlực ma sát giữa hai vật trượt lên nhau khi có một lớp chất lỏnghoặc chất khí ở giữa chúng. Độ nhớt rất thấp của không khí làmcho lực ma sát giữa không khí và một bề mặt hầu như là bằngkhông