6. Bài 18. Lực ma sát

>> Xem chi tiết: Lý thuyết Lực ma sát - Vật Lí 10

Phương pháp giải:

Lực ma sát nghỉ là lực ma sát tác dụng lên mặt tiếp xúc của vật, ngăn không cho vật chuyển động trên một bề mặt, khi vật chịu tác dụng của lực song song với bề mặt. Khi lực tác dụng có độ lớn đạt tới một giá trị nhất định thì vật bắt đầu chuyển động.

Lời giải chi tiết:

1.

+ Từ khái niệm lực ma sát nghỉ, ta thấy rằng lực ma sát nghỉ luôn xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc giữa hai vật, lực ma sát nghỉ giữ cho các điểm tiếp xúc của vật không trượt trên bề mặt

=> A, B đúng

+ Một vật đứng yên trên mặt phẳng ngang ngoài lực ma sát nghỉ ra thì vật đó còn có hợp lực bằng 0

=> D đúng

Chọn C

2.

a) Khi xoa hai bàn tay vào nhau, hai bàn tay đã tiếp xúc với nhau nên xuất hiện lực ma sát nghỉ

b) Đặt vali lên mặt băng chuyền đang chuyển động ở sân bay, vali nằm yên trên mặt băng chuyền do có sự xuất hiện của lực ma sát nghỉ.

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết về lực ma sát nghỉ

Lời giải chi tiết:

- Lúc đầu ta đẩy vật bằng một lực nhỏ, vật không chuyển động. Lực ma sát nghỉ đã ngăn cản không cho vật chuyển động.

- Tăng lực đẩy đến khi lớn hơn một giá trị F₀ nào đó thì vật bắt đầu trượt. Điều đó chứng tỏ lực F₀ lớn hơn lực ma sát nghỉ.

- Khi vật đã trượt, ta chỉ cần đẩy vật bằng một lực nhỏ hơn giá trị F₀  vẫn duy trì được chuyển động trượt của vật. Điều này chứng tỏ lực ma sát trượt rất nhỏ, không thể cản trở chuyển động của vật.

Thí nghiệm 1: Kiểm chứng độ lớn của lực ma sát phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc, nhưng không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc.

Chuẩn bị: Lực kế (có GHĐ 1,0 N, ĐCNN 0,01 N), khối gỗ hình hộp chữ nhật, các bề mặt: gỗ, giấy.

Tiến hành:

1. Đặt mặt có diện tích lớn của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc.

- Gắn lực kế vào giá thí nghiệm để cố định lực kế theo phương nằm ngang.

- Móc khối gỗ vào lực kế, lần lượt kéo các mặt tiếp xúc (mặt gỗ, mặt tờ giấy ) theo phương nằm ngang để chúng trượt đều dưới khối gỗ (Hình 18.4).

- Ghi số chỉ của lực kế vào Bảng 18.1. Lấy giá trị trung bình  của các số chỉ lực kế làm độ lớn của lực ma sát trượt.

2. Đặt mặt có diện tích nhỏ của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc và lặp lại thí nghiệm như trên

Đặt mặt có diện tích nhỏ của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc và lặp lại thí nghiệm như trên

 Thí nghiệm 2: Mối liên hệ giữa độ lớn lực ma sát trượt với độ lớn của áp lực lên bề mặt tiếp xúc.

Chuẩn bị: Lực kế (có GHĐ 1,0 N, ĐCNN 0,01 N), ba khối gỗ hình hộp chữ nhật giống nhau, mặt tiếp xúc: gỗ.

Tiến hành:

- Đo trọng lượng của khối gỗ bằng lực kế. Ghi vào bảng 18.2 (Áp lực của khối gỗ lên mặt tiếp xúc nằm ngang có độ lớn bằng trọng lượng của khối gỗ).

- Gắn lực kế vào giá thí nghiệm để cố định lực kế theo phương nằm ngang.

- Móc khối gỗ vào lực kế, kéo mặt tiếp xúc (mặt gỗ) theo phương nằm ngang để nó trượt đều dưới khối gỗ. Ghi lại số chỉ của lực kế trong 3 lần thí nghiệm vào Bảng 18.2. Lấy giá trị trung bình các kết quả đo.

- Lần lượt đặt thêm 1, 2 khối gỗ đầu tiên và lặp lại bước 3.

Phương pháp giải:

Làm thí nghiệm

Lời giải chi tiết:

Thí nghiệm 1:

a) Các lực tác dụng lên khối gỗ khi mặt tiếp xúc bên dưới kéo trượt đều là: trọng lực P, phản lực N, lực ma sát trượt F_mst 

Theo định luật 2 Newton, ta có:

Chọn chiều dương là chiều kéo của vật

Chiếu lên chiều dương, ta có:

=> Số chỉ của lực kế bằng độ lớn của lực ma sát trượt

b) Thứ tự tăng dần lực ma sát trên mỗi bề mặt: mặt giấy -> mặt gỗ

c) Khi thay đổi diện tích tiếp xúc, vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc thì độ lớn của lực ma sát trượt sẽ thay đổi

Thí nghiệm 2: 

a) Khi tăng áp lực lên bề mặt tiếp xúc thì độ lớn của lực ma sát trượt sẽ giảm đi

b) Học sinh thực hiện thí nghiệm, lấy kết quả đo và tự vẽ đồ thị

c) Đặc điểm của lực ma sát trượt:

+ Điểm đặt: lên sát bề mặt tiếp xúc

+ Phương: song song với bề mặt tiếp xúc

+ Chiều: ngược chiều với chiều chuyển động tương đối so với bề mặt tiếp xúc.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

1.

a) Giả sử xe di chuyển về phía bên phải

+ \(\overrightarrow {{F_A}} \) là lực tác dụng lên xe (lực đẩy, lực kéo)

+ \(\overrightarrow {{F_C}} \) : lực ma sát trượt

+ \(\overrightarrow {{F_B}} \): trọng lực

+ \(\overrightarrow {{F_D}} \): phản lực

b) Các cặp lực cân bằng nhau:

+ \(\overrightarrow {{F_A}} \) và \(\overrightarrow {{F_C}} \)

+ \(\overrightarrow {{F_B}} \) và \(\overrightarrow {{F_D}} \)

2.

Một người kéo tủ, một người đẩy tủ, lực tổng cộng tác dụng lên tủ là : 35 + 260 = 295 (N)

Để đẩy chiếc tủ, cần tác dụng tối thiểu 300 N để thắng lực ma sát nghỉ

=> Không thể làm chiếc tủ di chuyển được

Biểu diễn lực tác dụng lên tủ

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức thực tiễn

Lời giải chi tiết:

a) Vai trò của lực ma sát trong trường hợp người di chuyển trên đường: nhờ có lực ma sát mà người có thể đứng vững và di chuyển với tốc độ điều khiển được, dẫn đến không bị ngã

b) Vai trò của lực ma sát: tăng lực ma sát ở bàn tay và dụng cụ để vận động viên cầm dụng cụ khó bị rơi ra khỏi tay.

Phương pháp giải:

Học sinh thảo luận

Lời giải chi tiết:

1.

- Trong thực tế, có một số trường hợp lực ma sát có tác dụng cản trở chuyển động, nhưng cũng có trường hợp lực ma sát thúc đẩy chuyển động

+ Cản trở chuyển động: đi xe trên đường, đẩy hàng,...

+ Thúc đẩy chuyển động:

Mặt lốp xe trượt trên mặt đường

Ma sát sinh ra khi quả bóng lăn trên sân

- Vai trò của ma sát trong lĩnh vực thể thao

+ Lực ma sát giúp các vận động viên giữ được dụng cụ trên tay

+ Lực ma sát giúp cầu thủ điều khiển được trái bóng...

2.

Một số cách làm giảm ma sát trong kĩ thuật và trong đời sống:

+ Bôi trơn vào xích xe để làm giảm ma sát, cho xe đi lại dễ dàng

+ Đổ nước ra sàn nhà để làm giảm lực ma sát, di chuyển đồ vật dễ dàng hơn...