Lực ma sát trượt là kiến thức cơ bản mà chúng ta sẽ được học trong bộ môn vật lý. Vậy lực ma sát trượt là gì, lực ma sát trượt xuất hiện khi nào,… cũng như kiến thức về loại lực này sẽ được chúng tôi thông tin đầy đủ ngay bài viết dưới đây.
Lực ma sát trượt là gì? Khi nào xuất hiện lực ma sát trượt?
Lực ma sát trượt là loại lực nhằm để ngăn cản sự trượt giữa 2 vật đang di chuyển liên quan đến nhau. Loại lực này xuất hiện khi có sự tương tác giữa các mặt tiếp xúc của 2 vật. Mặt tiếp xúc của hai vật bị tách khỏi nhau thì lực ma sát trượt bị giảm dần và cuối cùng biến mất.
Ta có thể điểm qua một số ví dụ về lực ma sát trượt trong các ứng dụng thực tế nhằm ngăn cản sự trượt của các vật di chuyển trên nhiều bề mặt như: trượt tuyết, trượt patin, xe hơi, máy móc,…
Nếu như lực ma sát trượt lớn hơn lực đẩy thì vật sẽ dừng lại hoặc giảm tốc độ. Còn trường hợp lực đẩy lớn hơn thì vật sẽ tiếp tục di chuyển.
Vậy có thể thấy sự xuất hiện của lực ma sát trượt là khi chúng ta cần kiểm soát tốc độ của vật hoặc muốn ngăn chặn sự trượt của vật trên bề mặt. Điều này là để nhằm để giúp cho vật được tiếp xúc an toàn với bề mặt, hoặc tạo ra lực kéo khi vật di chuyển trên bề mặt.
Công thức tính lực ma sát trượt
Ta có công thức lực ma sát trượt sau đây:
Fmst = µt.N
Trong đó:
- µt: là hệ số ma sát nghỉ (ma sát tĩnh)
- N: là lực phản ứng đứng vuông góc với bề mặt (áp lực lên bề mặt tiếp xúc).
Lực ma sát trượt được hoạt động theo nguyên lý nào?
Nguyên lý hoạt động lực ma sát trượt được dựa trên sự tương tác giữa hai bề mặt cùng sự kháng cự của vật di chuyển khi được tiếp xúc với bề mặt, cụ thể:
Khi một vật đang cố gắng di chuyển trên bề mặt, lực ma sát trượt tạo ra bởi 2 bề mặt tiếp xúc được tương tác với nhau. Khi đó, các dịch chuyển và xoắn bề mặt của vật và bề mặt của mặt đất gây ra sự chống lại vật di chuyển, tạo ra lực ma sát trượt.
Hệ số ma sát trượt được dùng để tính toán lực ma sát trượt, chúng được phụ thuộc vào các tính chất của vật liệu và điều kiện bề mặt. Nếu vật đang ở trạng thái yên tĩnh và cố gắng di chuyển, lực ma sát tĩnh sẽ ngăn cản sự chuyển động của vật.
Khi áp lực đẩy vượt qua lực ma sát tĩnh, vật bắt đầu di chuyển, theo đó lực ma sát trượt sẽ được tính toán dựa trên công thức đã nêu trên.
Đặc điểm của lực ma sát trượt là gì
Lực ma sát trượt sở hữu những đặc điểm cơ bản như sau:
- Lực ma sát trượt có xu hướng giảm dần theo tốc độ vật di chuyển trên bề mặt. Tức là khi tốc độ tăng lên nó sẽ giảm đi và ngược lại nếu tốc độ giảm xuống thì lực sẽ tăng lên.
- Hệ số ma sát trượt thường xác định bởi những tính chất của vật liệu và điều kiện bề mặt, điển hình như độ nhám của bề mặt, tính chất vật liệu, độ ẩm, nhiệt độ, áp suất,…
- Hệ số ma sát trượt luôn đối kháng với hướng chuyển động của vật (ngược chiều). Có nghĩa là nếu như vật đang di chuyển sang phải sẽ khiến lực hướng sang trái và ngược lại, vật di chuyển sang trái sẽ khiến cho lực ma sát trượt hướng sang phải.
- Lực ma sát trượt có thể dùng để nhằm kiểm soát tốc độ của vật, ngăn chặn sự trượt của vật trên bề mặt, nhờ đó để vật có thể tiếp xúc một cách an toàn với bề mặt, hay có tác dụng nhằm để tạo ra lực kéo khi vật di chuyển trên bề mặt.
Ưu, nhược điểm của lực ma sát trượt
Ưu điểm
Từ những đặc điểm, tính trên của lực ma sát trượt mà có thể thấy được ưu điểm vượt trội của loại lực này như sau:
- Lực ma sát trượt có khả năng ngăn chặn vật di chuyển quá nhanh hay quá mạnh, nhờ đó giúp đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị.
- Loại lực này được dùng để nhằm tạo ra ma sát giữa bề mặt. Chúng cho phép truyền tải năng lượng từ một vật này đến vật khác thông qua ma sát.
- Dùng để điều khiển tốc độ, cũng như độ bền của máy móc, thiết bị bằng việc sử dụng chúng trong việc giảm chấn hay tăng độ ma sát trên các bộ phận.
- Dùng trong các ứng dụng công nghiệp nhằm để làm giảm sự mài mòn, cũng như gia tăng tuổi thọ của các bộ phận, giảm thiểu chi phí sửa chữa, thay thế.
Nhược điểm
Bên cạnh những ưu điểm trên thì lực ma sát trượt vẫn còn tồn tại một số nhược điểm cơ bản như:
- Có thể làm mất năng lượng và tiêu thụ năng lượng khi vật di chuyển, từ đó dẫn đến làm giảm hiệu suất của hệ thống.
- Có thể gây ra sự mài mòn cùng với độ hao mòn trên bề mặt các bộ phận. Vì thế cần phải thường xuyên thực hiện bảo trì, thay thế.
- Loại lực này cũng khiến cho bề mặt trơn trượt, từ đó gây ra sự bất ổn trong một số ứng dụng.
- Lực ma sát trượt có thể tạo ra tiếng ồn và rung động, ảnh hưởng đến mọi người khi sử dụng.
Các yếu tố tác động đến lực ma sát trượt
Những yếu tố cơ bản làm tác động đến lực ma sát trượt bao gồm:
- Hệ số ma sát trượt được xem là yếu tố chính quyết định đến độ lớn của lực ma sát trượt. Chúng phụ thuộc vào tính chất vật liệu 2 bề mặt, cùng với độ nhám, độ ẩm, nhiệt độ, áp suất của bề mặt và các yếu tố khác.
- Lực ma sát trượt có xu hướng giảm dần theo tốc độ di chuyển của vật ở trên bề mặt. Nếu tốc độ di chuyển tăng lên sẽ khiến lực này giảm đi và ngược lại, nếu như tốc độ di chuyển giảm xuống thì lực của nó sẽ lại tăng lên.
- Lực tăng lên dựa theo trọng lượng của vật. Theo đó, nếu trọng lượng của vật tăng lực này cũng sẽ tăng lên.
- Dựa vào kích thước của vật, nếu như diện tích tiếp xúc giữa vật và bề mặt lớn hơn thì lực ma sát trượt cũng sẽ tăng lên.
- Bên cạnh đó, loại bề mặt cũng ảnh hưởng đến lực này, cụ thể nếu như vật di chuyển trên bề mặt có độ nhám lớn thường có lực lớn hơn so với vật khi di chuyển trên bề mặt có độ nhám thấp hơn.
- Nhiệt độ: Vật khi di chuyển trên bề mặt có nhiệt độ cao sẽ thường có áp lực lớn hơn so với vật khi di chuyển trên bề mặt có nhiệt độ thấp hơn.
- Áp suất: Vật khi di chuyển trên bề mặt có áp suất lớn sẽ có lực ma sát trượt lớn hơn so với các vật di chuyển trên bề mặt có áp suất thấp hơn.
Xem thêm: Lực ma sát nghỉ là gì? Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi nào?
Ứng dụng của lực ma sát trượt
Vai trò của lực ma sát trượt được thể hiện qua những ứng dụng đa dạng của chúng trong cuộc sống, điểm hình như:
- Ứng dụng cho hệ thống máy mài, đánh bóng bề mặt, gia công bề mặt vật liệu nhằm giúp tạo ra bề mặt mịn và đồng đều.
- Máy kéo và xe tải: loại lực này được ứng dụng ở trong hệ thống truyền động của máy kéo và xe tải. Nhờ đó mà chúng có thể được di chuyển an toàn trên các địa hình khác nhau.
- Ứng dụng cho hệ thống phanh xe và hệ thống giảm xóc trên các phương tiện như ô tô, xe máy, tàu hỏa và máy bay. Theo đó, chúng giúp phanh xe dừng lại nhanh chóng, giảm thiểu sự trơn trượt trong quá trình di chuyển trên đường. Khi bạn đạp phanh, sự cọ sát giữa má phanh và bánh xe giúp xe đi chậm hoặc đứng im.
- Lực ma sát trượt còn được sử dụng để tạo ra năng lượng điện thông qua máy phát điện. Các bộ phận như rotor và stator tạo ra lực ma sát trượt nhằm để biến đổi cơ năng thành điện năng
- Bên cạnh đó, lực ma sát trượt còn được sử dụng trong khoan địa chất với tác dụng kéo đầu khoan từ bề mặt lên mà không cần phải dùng đến động cơ.
- Ứng dụng trong thiết bị nâng hạ để giữa cho tải trọng ở vị trí cố định hoặc lên xuống chậm rãi dưới dạng như phanh hãm
- Giúp hỗ trợ tăng cường an toàn trong thể thao như trượt tuyết và trượt patin. Bề mặt trượt được tạo ra bởi lực ma sát trượt, nhờ vậy mà người chơi có thể di chuyển an toàn, trơn tru trên bề mặt trượt.
- Lực ma sát trượt còn được sử dụng trong các thiết bị tập thể dục như máy chạy bộ, máy tập thể dục với vai trò giữ cho các bộ phận máy không bị trượt. Vì thế mà người tập thể dục duy trì sự ổn định khi sử dụng.
Những chia sẻ trên đây đã giúp bạn đọc hiểu được lực ma sát trượt là gì, cũng như những đặc điểm cơ bản về loại lực này. Từ đó, giúp bạn có thể nắm chắc kiến thức nhằm vận dụng tốt để làm các bài tập liên quan.
