Lực ma sát trượt là gì?

Lực ma sát trượt là lực luôn hiện diện xung quanh cuộc sống của chúng ta. Nó mang tới nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực nhưng cũng gây ra những tác hại khôn lường. Vậy lực ma sát là gì? Cùng Vimitech tìm hiểu về loại lực này qua những chia sẻ dưới đây nhé

1. Lực ma sát trượt là gì?

Đầu tiên chúng ta đi tìm hiểu khái niệm về lực ma sát là gì?

Lực ma sát là lực được sinh ra để cản trở chuyển động của một vật này so với vật khác. Lực ma sát không phải là một lực cơ bản và nó có khả năng chuyển đổi động năng chuyển động tương đối một vật sang dạng năng lượng khác.

Từ đó ta có định nghĩa như sau: Lực ma sát trượt là lực được sinh ra khi vật chuyển động trượt trên một bề mặt. Lực này phụ thuộc vào bề mặt của vật và độ lớn của áp lực, hoàn toàn không phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc và tốc độ của vật.

Lực ma sát trượt mang những đặc điểm nổi bật sau đây:

• Điểm đặt của vật sát về mặt tiếp xúc
• Phương chuyển động song song với bề mặt tiếp xúc
• Lực ma sát càng lớn đồng nghĩa với áp lực của vật càng lớn và ngược lại.
• Đây là lực chịu ảnh hưởng trực tiếp từ vật liệu và độ mịn của bề mặt tiếp xúc

2. Công thức tính lực ma sát

Độ lớn của lực ma sát trượt được xác định bằng công thức sau đây: Fms=μt.N

Trong đó:

• Fmst: là độ lớn của lực ma sát trượt đơn vị là Newton (N)
• μt là hệ số ma sát trượt
• N là độ lớn của áp lực, phản lực (N)

Hệ số ma sát trượt là hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của Fmst và độ lớn của áp lực. Thông thường hệ số ma sát trượt thường được ký hiệu là μt, và được là muy t. Thông số này phụ thuộc lớn vào vật liệu và tình trạng hai mặt tiếp xúc.

3. Các loại lực ma sát khác

3.1 Lực ma sát nghỉ

Lực ma sát nghỉ hay còn được gọi với tên là lực ma sát tĩnh. Khi ta tác dụng vào một vật một lực song song với bề mặt tiếp xúc mà vật chưa di chuyển thì mặt tiếp xúc đã tác động lên vật đó một lực ma sát nghỉ, lực này cân bằng với ngoại lực. Lực ma sát tĩnh chỉ xuất hiện khi vật nằm yên trên bề mặt vật khác.

Lực ma sát nghỉ mang những đặc điểm sau đây:

• Điểm đặt là tại vật, sát với bề mặt tiếp xúc
• Phương của lực: song song với với bề mặt mà vật tiếp xúc
• Chiều: Ngược chiều với lực tác dụng vào vật khi vật đang đứng yên.
• Độ lớn của vật bằng với độ lớn của lực tác dụng lên vật

Vật sẽ chuyển động khi lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc và lớn hơn lực ma sát nghỉ. Như vậy lực ma sát nghỉ cực đại sẽ xấp xỉ bằng lực ma sát trượt: Fmsn max = Fmst

Ví dụ về lực ma sát nghỉ: lực xuất hiện ngăn cản khiến cho bánh xe lăn không nhanh được như khi nó đang chạy.

3.2 Lực ma sát lăn

Lực ma sát lăn là lực xuất hiện để cản trở chuyển động lăn của một vật lên bề mặt vật khác. Độ lớn của lực ma sát lăn thường nhỏ hơn so với lực ma sát trượt. Vì vậy mà chúng ta đẩy một chiếc xe có bánh tròn sẽ rất dễ dàng và tốn ít lực.

Hệ số ma sát của lực ma sát lăn rất nhỏ vào khoảng 0,01, nhỏ hơn nhiều lần so với các lực ma sát khác.Chính vì vật mà để hạn chế tác hại của lực ma sát người ta đã áp dụng lực ma sát lăn thay thế cho ma sát trượt bằng cách sử dụng các ổ bi, con lăn…

4. Ứng dụng của lực ma sát trượt

Lực ma sát luôn hiện diện xung quanh chúng ta, nhưng thường không được để ý tới. Hiện nay người ta cũng ứng dụng lực ma sát vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Cụ thể như:

• Lực ma sát giữ các vật thể đứng yên trong không gian và giúp con người cầm nắm một vật trên tay, cố định các vật trên mặt phẳng,..
• Lực ma sát giúp xe hoặc các phương tiện di chuyển không bị trượt tại các khúc cua
• Đây còn là lực phát động làm cho vật chuyển động. Ví dụ: một xe khi đang chuyển từ trạng thái đứng yên sang trạng thái di chuyển, lực đẩy của động cơ làm quay tuabin rồi truyền lực cho bánh xe nhờ bánh răng.
• Lực ma sát còn sử dụng để làm biến dạng bề mặt ở một số lĩnh vực như sơn mài, sơn tường, đánh bóng, mài gương,..
• Lực ma sát còn sinh ra nhiệt năng có thể ứng dụng để đánh lửa.

5. Một số biện pháp nhằm hạn chế lực ma sát trượt

Lực ma sát trượt mang tới rất nhiều công dụng trong cuộc sống nhưng nó cũng gián tiếp ảnh hưởng nhiều tới sự vận hành của các hệ thống máy móc. Một số tác hại của lực ma sát phải kể đến như

• Ngăn cản các chuyển động làm thất thoát năng lượng
• Mài mòn các hệ thống làm nó biến dạng so với thiết kế ban đầu
• Lực ma sát sản sinh nhiệt năng làm biến chất hoặc nóng chảy ảnh hưởng tới hệ thống

Một số biện pháp giảm tác hại của lực ma sát phải kể đến như:

• Chuyển lực ma sát trượt thành lực ma sát lăn, giúp giảm ma sát đáng kể trong các hệ thống cơ học
• Thay đổi bề mặt bằng việc sử dụng các chất bôi trơn như dầu, bột than chì, làm giảm hệ số ma sát.
• Giảm áp lực hoặc trọng lượng tác dụng giữa vật lên bề mặt tiếp xúc
• Làm nhẵn các bề mặt vật và bề mặt tiếp xúc
  

Trên đây là tổng hợp các kiến thức xoay quanh chủ đề này mà Vimitech đã thu tập tổng hợp được. Rất mong các tư liệu này sẽ giúp giải đáp thắc mắc của quý khách về lực ma sát nói chung và lực ma sát trượt nói riêng.