Lực ma sát là gì? Các loại lực ma sát | Tổng kho Valve
Trong hệ thống các lực vật lý trên trái đất có một lực gọi là lực ma sát. Lực ma sát được các nhà khoa học nghiên cứu và phân tích từ thực tiễn để từ đó có những ứng dụng trong các hoạt động và vật chất. Với bài viết sau đây, Tổng Kho Valve sẽ cùng bạn đọc tìm hiểu về lực ma sát là gì, các loại lực ma sát và những thông tin thú vị khác.
Nội Dung Chính
1. Lực ma sát là gì?
Lực ma sát là lực cản lại sự chuyển động của một vật so với vật khác. Theo Tạp chí Quốc tế về khoa học, lực ma sát không được coi là một lực cơ bản, giống như lực hấp dẫn hay lực điện từ. Thay vào đó, các nhà khoa học tin rằng đó là kết quả của lực hút điện từ giữa các hạt mang điện trong hai bề mặt khi chạm vào nhau.
2. Các loại lực ma sát là gì?
Chủ yếu có bốn loại ma sát: ma sát nghỉ, ma sát trượt, ma sát lăn và ma sát của chất lỏng.
2.1. Lực ma sát nghỉ
Ma sát nghỉ được định nghĩa là lực ma sát tác dụng giữa các bề mặt khi chúng ở trạng thái nghỉ đối với nhau. Độ lớn của lực ma sát nghỉ có chiều ngược lại khi tác dụng một lực nhỏ. Khi lực tăng lên, tại một thời điểm nào đó ma sát nghỉ đạt cực đại.
Sau đây là các ví dụ về ma sát nghỉ:
- Trượt tuyết trên tuyết
- Tạo nhiệt bằng cách xoa cả hai bàn tay vào nhau
- Đèn bàn đặt trên bàn
2.2. Lực ma sát trượt
Ma sát trượt được định nghĩa là lực cản được tạo ra giữa hai vật bất kỳ khi chúng trượt với nhau. Sau đây là các ví dụ về ma sát trượt:
- Trượt khối vật chất qua sàn nhà
- Hai quân bài trượt vào nhau trong bộ bài
2.3. Lực ma sát lăn
Ma sát lăn được định nghĩa là lực chống lại chuyển động của quả bóng hoặc bánh xe và là loại ma sát yếu nhất. Sau đây là các ví dụ về ma sát lăn:
- Lăn khúc gỗ trên mặt đất
- Bánh xe di chuyển
2.4. Ma sát chất lỏng
Ma sát chất lỏng được định nghĩa là ma sát tồn tại giữa các lớp của chất lỏng khi chúng chuyển động tương đối với nhau. Sau đây là các ví dụ về ma sát chất lỏng:
- Dòng chảy của mực trong bút
- Bơi lội
3. Nguyên nhân gây ra lực ma sát là gì?
Có nhiều lý do khác nhau là nguyên nhân khiến lực ma sát xảy ra. Trong số các nguyên nhân đó, nguyên nhân chính của lực ma sát là sự kết dính phân tử, độ nhám bề mặt phụ thuộc vào bản chất của bề mặt và tiếp xúc, và sự biến dạng trên bề mặt hoặc trong vật thể chuyển động.
Lực dính là lực phân tử sinh ra khi hai vật liệu tiếp xúc gần nhau. Giống như có một lực kết dính giữa bề mặt của thủy tinh và nước, đó là lý do tại sao khi đổ vào ly, nó sẽ làm bề mặt thủy tinh bị dính.
Mọi vật thể đều có bề mặt thô ráp, bất kể nó trông mịn bằng mắt thường của chúng ta. Nhưng khi quan sát qua kính hiển vi, bề mặt của tất cả các vật thể đều có các cạnh gồ ghề. Và do đó, hai bề mặt thô ráp khi tiếp xúc với nhau sẽ tạo ra lực ma sát hoặc lực đối nghịch mà đôi khi có thể chuyển đổi thành nhiệt giữa chúng. Mức độ ma sát tăng lên khi độ nhám tăng lên.
4. Các nhân tố ảnh hưởng đến lực ma sát là gì?
4.1. Độ nhám/nhẵn của vật trượt
Ma sát sinh ra phụ thuộc vào độ nhám và độ nhẵn của vật trượt. Vật càng thô ráp thì càng tạo ra nhiều ma sát và do đó chuyển động của nó sẽ bị hạn chế. Vật thể càng mịn thì nó càng có thể di chuyển trơn tru hơn.
Chúng ta không thể cầm một chiếc ly thủy tinh với bàn tay dính dầu. Bàn tay của chúng ta nhờn và mịn, và chúng ta biết rằng bề mặt nhẵn sẽ ít tương tác với thủy tinh hơn. Và do đó, nó có xu hướng trượt.
Một ví dụ khác là trong khi đi bộ trên địa hình đồi núi và ẩm ướt. Việc mang giày thể thao mềm mại để giày có khả năng bám tốt hơn với địa hình đồi núi, tăng ma sát, mang lại độ bám chắc hơn và giảm nguy cơ trượt chân.
4.2. Độ nhám/mịn của bề mặt
Ma sát phụ thuộc vào bản chất của bề mặt tiếp xúc. Nếu bề mặt gồ ghề, ma sát tạo ra cho chuyển động ngược của vật thể lớn hơn so với bề mặt nhẵn hơn.
Ví dụ, việc đi trên một con đường đầy sỏi nhỏ hoặc gồ ghề rất nhiều vết nứt ở giữa sẽ khó hơn là trên một con đường được san phẳng. Lực ma sát tạo ra khi đi trên đường gồ ghề trong trường hợp thứ nhất nhiều hơn trong trường hợp thứ hai.
4.3. Hình dạng / thiết kế của đối tượng
Hình dạng và thiết kế của vật thể xác định diện tích bề mặt tiếp xúc với bề mặt mà nó đang chuyển động. Nếu hình dạng của vật thể được sắp xếp hợp lý để khi di chuyển trong nước hoặc không khí, nó sẽ chịu một lực ma sát chống lại chuyển động của nó nhỏ hơn bất kỳ hình dạng nào khác.
Nếu hai vật thể đang chuyển động (coi chúng được làm bằng vật liệu và hình dạng giống nhau đang chuyển động với cùng tốc độ) thì vật thể lớn hơn sẽ chịu ma sát lớn hơn. Do diện tích tiếp xúc lớn hơn sẽ tạo ra lực ma sát tương đối lớn hơn hoặc ngược lại.
4.4. Lực bình thường tác dụng lên vật trượt
Lực ma sát hạn chế chuyển động của vật cũng phụ thuộc vào Lực pháp tuyến tác dụng lên vật trượt. Chúng ta thường nghĩ về lực bình thường chứ không phải trọng lượng bằng cách tuân theo lực Newton.
Vì vậy, khối lượng hoặc trọng lượng của vật cao hơn sẽ tạo ra phản lực hoặc lực bình thường. Khi cường độ và độ lớn của lực pháp tuyến tạo ra theo phương vuông góc tăng lên, thì lực giữa các bề mặt “trượt”, cường độ hoặc độ lớn của lực ma sát cũng tăng lên.
5. Cách tính hệ số lực ma sát
Lực ma sát phụ thuộc vào hệ số ma sát của bề mặt. Hệ số ma sát của bề mặt càng lớn thì lực cần thiết để di chuyển nó trên bề mặt đó càng lớn. Hệ số ma sát (µ) là lượng ma sát tồn tại giữa hai bề mặt. Giá trị thấp của hệ số ma sát cho biết lực cần thiết để làm trượt vật nhỏ hơn lực cần thiết khi hệ số ma sát cao. Lực ma sát có công thức sau:
F = µ * N
Trong đó:
- F = Lực ma sát
- µ = Hệ số ma sát
- N = Phản lực bình thường
6. Lời kết
Bài viết này là tổng hợp các kiến thức cơ bản về lực ma sát là gì cùng các loại lực ma sát. Tổng Kho Valve mong rằng những thông tin bổ ích trên đây sẽ là hỗ trợ đắc lực trong quá trình học tập và ứng dụng cuộc sống.
