Bài học Lực ma sát môn Vật Lý 10 chương trình SGK Kết nối tri thức được HỌC 247 bên soạn dưới đây bao gồm tóm tắt lý thuyết đi kèm bài tập minh họa. Thông qua tài liệu này các em sẽ hệ thống lại toàn bộ kiến thức đã học, bên cạnh đó các em còn nắm được phương pháp giải các bài tập và vận dụng vào giải các bài tập tương tự. Mời các em học sinh cùng các bậc phụ huynh tham khảo.
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 (Hình 18, 10, khi lực tác dụng có độ lớn đạt tới một giá trị nhất định thì vật bắt đầu chuyển động.
Hình 18.1
Ở lớp 6 ta đã biết, lực ma sát trợt là lực ma sát cản trở vật trượt trên bề mặt tiếp xúc (Hình 18.3).
Hình 18.3
Các thí nghiệm dưới đây sẽ giúp các em tìm hiểu thêm một số đặc điểm của lực ma sát trượt.
a. Đặc điểm của lực ma sát trượt
- Lực ma sát trượt xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật chuyển động trượt trên một bề mặt.
- Lực ma sát trượt có hướng ngược hướng với vận tốc, làm cản trở chuyển động của vật.
b. Công thức của lực ma sát trượt
- Hệ số ma sát trượt
+ Tỉ số giữa độ lớn của lực ma sát trượt Fms và áp lực N gọi là hệ số ma sát trượt, kí hiệu là \(\mu \).
+ Hệ số \(\mu \) phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc [xem Bảng 18.3]
Bảng 18.3. Hệ số ma sát trượt (gần đúng) của một số cặp vật liệu
- Công thức tính lực ma sát trượt: Fms = \(\mu \).N
+ Trong các điều kiện cùng áp lực N, thì lực ma sát nghỉ tác dụng vào các vật lăn, nhỏ hơn lực ma sát trượt tác dụng lên các vật trượt rất nhiều.
Một người đi xe đạp có khối lượng tổng cộng m = 86 kg đang chuyến công trên đường nằm Ingang với vận tốc v = 4 m/s. Nếu người đi xe ngang đạp và hãm phanh để giữ không cho các bánh xe quay, xe trượt đi một đoạn đường 2 m thì chừng lại.
1. Lực nào đã gây ra gia tốc cho xe? Tính lực này.
2. Tính hệ số ma sát trượt giữa mặt đường và lốp xe? Lấy g = 10 m/s2
Giải
Khi tính lực và gia tốc, ta coi người + xe là chất điểm
1. Gia tốc của chuyển động được tính bằng công thức:
\(a = \frac{{v_2^2 - v_1^2}}{{2s}} = \frac{{0 - 16}}{{2.2}} = - 4m/{s^2}\)
Lực gây ra gia tốc này là lực ma sát trượt của mặt đường tác dụng lên lốp xe :
F = m.a = 86.(-4) = -344
2. Hệ số ma sát trượt giữa lốp xe với mặt đường được tính từ công thức:
\({F_{ms}} = \mu .N \to \mu = \frac{{{F_{ms}}}}{N}\), vì ô tô chuyển động trên đường nằm ngang nên N = P = m.g
\( \to \mu = \frac{{344}}{{86.10}} = 0,4\)
Trong cuộc sống lực ma sát có thể có ích, có thể có hại cần làm tăng lực ma sát khi nó có lợi và giảm lực ma sát khi nó có hại
a. Ma sát có thể có hại
- Ma sát làm mòn giày ta đi,
- Ma sát làm mòn sên và líp của xe đạp …
- Các biện pháp làm giảm lực ma sát: Bôi trơn bằng dầu, mỡ.
b. Lực ma sát có ích
- Bảng trơn nhẵn quá không thể dùng phấn viết lên bảng được.\
- Không có ma sát giữa mặt răng của ốc và vít thì con ốc xẽ quay lỏng dần khi bị dung. Nó không còn có tác dụng ép chặt các mặt cần ép.
- Khi đánh diêm nếu không có lực ma sát đầu que diêm sẽ trượt trên mặt sườn của que diêm, không phát ra lửa.
Bài 1: Một xe điện đang chạy với vận tốc 36 km/h thì bị hãm lại đột ngột. Bánh xe không lăn nữa mà chỉ trượt lên đường ray. Kể từ lúc hãm, xe điện còn đi được bao xa thì dừng lại? Biết hệ số ma sát trượt giữa bánh xe và đường ray là 0,2. Lấy g = 9,8m/s2.
Hướng dẫn giải
Đổi 36 km/h = 10 m/s
Kể từ lúc hãm xe, lực ma sát đóng vai tò cản trở chuyển động khiến xe dừng lại.
Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động.
Áp dụng định luật II Niuton ta có:
\({\overrightarrow F _{m{\rm{s}}}} + \overrightarrow P + \overrightarrow N = m\overrightarrow a \) (*)
Chiếu phương trình (*) lên chiều dương ta được:
\( - {F_{m{\rm{s}}}} = ma \Leftrightarrow - \mu mg = ma\\ \Leftrightarrow a = - \mu g = - 0,2.9,8 = - 1,96m/{s^2}\)
Quãng đường vật đi được kể từ khi hãm phanh đến khi dừng hẳn là:
\(s = \frac{{{v^2} - v_0^2}}{{2a}} = \frac{{{0^2} - {{10}^2}}}{{2.\left( { - 1,96} \right)}} = 25,51m\)
Bài 2: Vật đặt trên đỉnh dốc dài 165m, hệ số ma sát 0,2, góc nghiêng dốc là \(\alpha \).
a) Với giá trị nào của \(\alpha \) thì vật nằm yên không trượt?
b) Cho \(\alpha = {30^0}\). Tìm vận tốc vật ở chân dốc.
Cho \(\tan {11^0} = 0,2;\cos {30^0} = 0,85\).
Hướng dẫn giải
a) Để vật nằm yên không trượt thì:
\(\tan \alpha \le \mu \Leftrightarrow \tan \alpha \le 0,2 \Leftrightarrow \alpha \le {11^0}\)
b) Vận tốc khi vật ở chân dốc là:
\(v = \sqrt {2{\rm{a}}s} = \sqrt {\frac{{2gl\left( {\sin \alpha - \mu \cos \alpha } \right)}}{{\sin \alpha }}} \\= \sqrt {\frac{{2.10.165\left( {\sin {{30}^0} - 0,2.\cos {{30}^0}} \right)}}{{\sin {{30}^0}}}} = 33m/s\)
Sau bài học này, học sinh có thể:
- Nêu được những đặc điểm của lực ma sát (trượt, nghĩ, lăn)
- Viết được công thức của lực ma sát trượt.
- Nêu được một số cách làm giảm hoặc tăng ma sát
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật Lý 10 KNTT Bài 18 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Phát biểu nào sau đây là không chính xác ?
Một người đẩy một vật trượt thẳng đều trên sàn nhà nằm ngang với một lực nằm ngang có độ lớn 300N. Khi đó, độ lớn của lực ma sát trượt tác dụng lên vật sẽ
Hệ số ma sát trượt
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật Lý 10 KNTT Bài 18để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Giải câu hỏi 1 trang 72 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 72 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 1 trang 73 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 2 trang 73 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 3 trang 74 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 1 trang 75 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 75 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi trang 76 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 1 trang 76 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 2 trang 76 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 10 DapAnHay
Phát biểu nào sau đây là không chính xác ?
Một người đẩy một vật trượt thẳng đều trên sàn nhà nằm ngang với một lực nằm ngang có độ lớn 300N. Khi đó, độ lớn của lực ma sát trượt tác dụng lên vật sẽ
Hệ số ma sát trượt
Một vật lúc đầu nằm yên trên một mặt phẳng nhám nằm ngang. Sau khi được truyền một vận tốc đầu, vật chuyển động chậm dần vì
Một cái thùng có khối lượng 50 kg chuyển động theo phương ngang dưới tác dụng của một lực 150 N. Gia tốc của thùng là bao nhiêu? Biết hệ số ma sát trượt giữa thùng và mặt sàn là 0,2. Lấy g = 10 m/s2.
Một mẩu gỗ có khối lượng m = 250 g đặt trên sàn nhà nằm ngang. Người ta truyền cho nó một vận tốc tức thời v0 = 5 m/s. Tính thời gian để mẩu gỗ dừng lại và quãng đường nó đi được cho tới lúc đó. Hệ số ma sát trượt giữa mẩu gỗ và sàn nhà là μt = 0,25. Lấy g = 10 m/s2.
Một vật có khối lượng 1500 g được đặt trên một bàn dài nằm ngang. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt bàn là 0,2. Lấy g = 10 m/s2. Tác dụng lên vật một lực có độ lớn 4,5 N theo phương song song với mặt bàn trong khoảng thời gian 2 giây rồi thôi tác dụng. Quãng đường tổng cộng mà vật đi được cho đến khi dừng lại là
Khi đẩy một ván trượt bằng một lực F1 = 20 N theo phương ngang thì nó chuyển động thẳng đều. Nếu chất lên ván một hòn đá nặng 20kg thì để nó trượt đều phải tác dụng lực F2 = 60 N theo phương ngang. Tìm hệ số ma sát trượt giữa tấm ván và mặt sàn.
Một vật chuyển động chậm dần
Điều gì xảy ra đối với hệ số ma sát giữa hai mặt tiếp xúc nếu lực pháp tuyến ép hai mặt tiếp xúc giảm đi?
Điều nào sau dây không đúng khi nói về lực ma sát nghỉ?
A. Lực ma sát nghỉ luôn xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc giữa hai vật.
B. Lực ma sát nghỉ giữ cho các điểm tiếp xúc của vật không trượt trên bề mặt.
C. Một vật có thể đứng yên trên bề mặt phẳng nghiêng mà không cần đến lực ma sát nghỉ.
D. Một vật có thể đứng yên trên mặt phẳng ngang mà không cần đến lực ma sát nghỉ.
Các tình huống sau đây liên quan đến loại lực ma sát nào?
a) Xoa hai bàn tay vào nhau.
b) Đặt vali lên một băng chuyền đang chuyển động ở sân bay.
Quan sát hình 18.2 và thảo luận các tình huống sau:
Đặt trên bàn một vật nặng có dạng hình hộp
- Lúc đầu ta đẩy vật bằng một lực nhỏ, vật không chuyển động (Hình 18.2a). Lực nào đã ngăn không cho vật chuyển động?
- Tăng lực đẩy đến khi lớn hơn một giá trị F0 nào đó (Hình 18.2b) thì vật bắt đầu trượt. Điều đó chứng tỏ gì?
- 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 (Hình 18.2c). Điều đó chứng tỏ gì?
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
Thảo luận và phân tích:
a) Nêu các lực tác dụng lên khối gỗ khi mặt tiếp xúc bên dưới kéo trượt đều. Tại sao khi đó số chỉ của lực kế bằng độ lớn của lực ma sát trượt?
b) Sắp xếp thứ tự theo mức tăng dần lực ma sát trên mỗi bề mặt.
c) Điều gì xảy ra đối với độ lớn của lực ma sát trượt khi diện tích tiếp xúc thay đổi, khi vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc thay đổi?
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.
Thảo luận và phân tích:
a) Điều gì sẽ xảy ra đối với độ lớn của lực ma sát trượt khi tăng áp lực lên bề mặt tiếp xúc?
b) Vẽ đồ thị cho thấy sự thay đổi độ lớn của lực ma sát trượt khi tăng dần độ lớn của áp lực.
c) Nêu kết luận về những đặc điểm của lực ma sát trượt
Các lực tác dụng lên xe chở hàng được vẽ tại trọng tâm của xe (Hình 18.5):
a) Các lực này có tên là gì?
b) Hãy chỉ ra các cặp lực cân bằng nhau.
Để đẩy chiếc tủ, cần tác dụng một lực theo phương nằm ngang có giá trị tối thiểu 300 N để thắng lực ma sát nghỉ. Nếu người kéo tủ với lực 35 N và người kia đẩy tủ với lực 260 N, có thể làm dịch chuyển tủ được không? Biểu diễn các lực tác dụng lên tủ.
Nêu vai trò của lực ma sát trong các tình huống sau:
a) Người di chuyển trên đường.
b) Vận động viên thể dục dụng cụ xoa phấn vào lòng bàn tay trước khi nâng tạ.
Thảo luận để làm sáng tỏ những vấn đề sau đây:
- 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
- Vai trò của lực ma sát trong lĩnh vực thể thao
Nêu một số cách làm giảm ma sát trong kĩ thuật và trong đời sống.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *