Lực ma sát là một trong những loại lực cản chuyển động của vật đang di chuyển so với vật khác. Nó không phải là một lực cơ bản, chẳng hạn như lực hấp dẫn hoặc lực điện từ. Vậy bạn được hiểu thêm về ma sát và những đặc điểm nổi bật của nó thì chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!
Lực ma sát là gì?
Ma sát trong vật lý được khái niệm là một loại lực cản xảy ra giữa các bề mặt của vật chất, đối phó với xu hướng thay đổi vị trí cố định giữa hai bề mặt. Nói một cách đơn giản hơn, khi các lực cản trở chuyển động của một vật, sinh ra bởi vật thể tiếp xúc với nó được gọi là lực ma sát.
Lực ma sát chuyển động năng thành một dạng năng lượng khác. Sự chuyển đổi năng lượng xảy ra khi các phân tử của hai bề mặt gây ra chuyển động nhiệt hoặc thế năng được tích trữ trong sự biến dạng của một bề mặt hoặc chuyển động của các electron. Dần dần nó sẽ tích lũy dưới dạng quang năng hoặc năng lượng điện.
Trong trường hợp thực tế, động năng của các bề mặt được biến đổi chủ yếu thành nhiệt. Về mặt vật lý, lực ma sát xuất hiện giữa các vật thể trong cuộc sống là lực điện từ. Một trong những lực cơ bản của tự nhiên giữa phân tử và nguyên tử.
Lực ma sát được xác định bằng công thức nào?
Lực ma sát sẽ không được tính một cách bừa bãi mà nó được xác định bằng công thức là Fms = µ.N. Trong đó Fms là độ lớn của ma sát có đơn vị là N, µ là hệ số của ma sát, N là áp lực cũng có đơn vị tính N.
Khi nào thì lực ma sát xuất hiện?
Ma sát sẽ xuất hiện khi giữa bề mặt của hai vật khi vật thể này đang tác dụng lực lên vật thể khác. Loại lực này phụ thuộc rất nhiều vào bề mặt tiếp xúc, độ lớn của lực ép. Bởi vậy bạn cần phân biệt được giữa bề mặt tiếp xúc và diện tích tiếp xúc.
Ma sát không bị ảnh hưởng bởi tốc độ của vật và diện tích tiếp xúc. Loại lực này cũng được chia thành hai trường hợp khác nhau. Loại lực này được coi là một loại lực cản đối với lực pháp tuyến.
Phân loại lực ma sát
Theo như chúng tôi được biết thì ma sát được chia làm 4 lực chủ yếu. Vậy bạn có biết nó bao gồm những lực gì không? Nếu bạn không biết thì sau đây chúng tôi sẽ giới thiệu đến bạn 4 loại lực này:
Lực ma sát trượt
Ma sát trượt xảy ra khi nào? Ma sát trượt chỉ xảy ra khi hai vật trượt qua nhau. Mặt khác, ma sát trượt có tác dụng cản trở chuyển động của vật trên bề mặt cho đến khi vật dừng hẳn. Ma sát trượt có những đặc điểm và tính chất cụ thể là:
- Bề mặt tiếp xúc sát với điểm đặt lên vật.
- Có phương song song trên bề mặt tiếp xúc.
- Hướng ngược lại với hướng chuyển động so với mặt tiếp xúc.
- Lực ma sát trượt có công thức: Fmst = µt.N.
Ma sát lăn
Tương tự như ma sát trượt, ma sát lăn là lực ngăn cản chuyển động lăn của các vật có hình tròn. Hay có thể hiểu đơn giản đó là lực có tác dụng cản trở chuyển động lăn. Độ lớn của ma sát lăn sẽ nhỏ hơn tất cả các ma sát động khác. Và ma sát lăn thường xảy ra trong quá trình vật này lăn qua vật khác tại thời điểm tiếp xúc và cản trở chuyển động lăn. Chính vì thế mà ma sát lăn có đặc điểm giống với ma sát trượt.
Khi hai vật tiếp xúc với nhau thì có lực ma sát nghỉ
Ma sát nghỉ còn được gọi là ma sát tĩnh và là lực xảy ra giữa hai vật thể tiếp xúc sẽ có xu hướng chuyển động so với vật kia. Tuy nhiên, sẽ không bị thay đổi vị trí tương đối của chúng.
Ví dụ, ma sát tĩnh ngăn một vật trượt trên mặt phẳng nghiêng. Tuy nhiên hệ số ma sát động thường sẽ nhỏ hơn hệ số ma sát tĩnh, và thường được ký hiệu là μt. Lực ban đầu làm cho các vật chuyển động sẽ bị cản trở bởi chính ma sát tĩnh.
Ma sát khi nghỉ làm cho bánh xe khi khởi động không lăn nhanh như khi chạy. Tuy nhiên, khi chuyển động bánh xe vẫn chịu ma sát động. Do đó, ma sát tĩnh sẽ lớn hơn ma sát động. Chính vì thế ma sát nghỉ có đặc điểm và tính chất được thể hiện sau đây là:
- Ngăn không cho các đối tượng tác động bởi các lực lượng khác.
- Giá trị lớn nhất của ma sát tĩnh khi vật chuyển động hoặc ma sát nghỉ cực đại phải được tính theo công thức sau: F = F0kt.
Trong chất lỏng có lực nội ma sát
Lực nội ma sát của chất lỏng là lực cản giữa các lớp chuyển động của chất lỏng đó . Nó còn được gọi là lực nhớt. Chất lỏng càng đặc thì chứng tỏ rằng chất lỏng đó càng nhớt. Ví dụ, mật ong sẽ có độ ma sát nhớt lớn hơn nhiều so với nước.
Lực ma sát có được sử dụng nào thế nào?
Nhờ đặc điểm và tính chất của nó, ma sát có tác dụng giữ cho vật cố định trong không gian. Ví dụ như đóng đinh vào tường, giúp mọi người nắm chắc đồ vật,… Trong chuyển động, ma sát giúp vào cua mà không dẫn đến tình trạng trượt ngã.
Trong thực tế, ma sát được sử dụng trong một số lĩnh vực kỹ thuật như sơn mài, đánh bóng,… Tuy nhiên, ma sát cũng sẽ làm hao xăng máy móc và gây nhiều bất lợi trong quá trình thực hành của chúng ta.
Những lưu ý để có thể giảm ma sát
Có một số cách để giảm lực ma sát giữa các bề mặt như là trọng lượng lên vật thể,, bôi trơn, giảm áp lực hoặc làm nhẵn bề mặt,… Tuy nhiên bạn có biết cách thực hiện nó như thế nào không? Chúng tôi sẽ hướng dẫn cho bạn cách thực hiện nó nhé!
Làm nhẵn bề mặt
Phương pháp làm mịn bề mặt đó chính là mài. Một chất cứng được sử dụng để mài và phá vỡ các bất thường trên bề mặt mềm. Ví dụ như đánh bóng bề mặt gỗ, gạch, bi,… Giấy nhám cũng là một loại mài, dùng để chỉnh cho vị trí được cố định. Hóa chất ăn mòn cũng là một cách xử lý được thực hiện để giảm các phần bất thường của bề mặt.
Sử dụng chất bôi trơn
Dầu nhớt và mỡ bôi trơn là những chất được bôi lên bề mặt để giảm ma sát. Nó có thể đảm bảo trượt trơn tru và giảm sinh ra nhiệt. Dầu mỡ chủ yếu là bột nhão lỏng hoặc nửa rắn có tác dụng giảm ma sát trượt khô.
Giảm tải trọng
Giảm tải bằng cách giảm áp suất hoặc trọng lượng lên vật. Ma sát sẽ có tỉ lệ thuận với lực pháp tuyến tác dụng lên nó. Lực pháp tuyến phụ thuộc vào khối lượng của vật. Trọng lượng của vật càng lớn thì ma sát gây ra cho vật càng lớn và ngược lại trọng lượng của vật càng nhỏ thì ma sát gây ra cho vật càng nhỏ.
Sử dụng ma sát trượt sau khi đã thay ma sát lăn
Ma sát trượt là lực cản do hai vật thể trượt lên nhau tạo ra nó. Ma sát lăn là lực cản trở di chuyển của một vật thể có chuyển động lăn trên bề mặt. Ma sát lăn không bao giờ lớn hơn ma sát trượt. Trong hầu hết các ứng dụng hiện đại, ma sát trượt giữa trục và bánh xe được thay thế bằng ma sát lăn sử dụng ổ bi.
Những vòng bi được người ta tìm thấy rất dễ dàng có trong cả những bánh xe đạp. Ma sát trượt không bao giờ nhỏ hơn ma sát lăn. Việc trượt một bánh xe sẽ rất khó khăn hơn là lăn bánh xe. Chính vì thế khi sử dụng ma sát lăn bánh xe có thể di chuyển quãng đường dài hơn khi nó trượt.
Thay thế ma sát khô bằng ma sát lỏng
Chúng ta sẽ không sử dụng ma sát khô mà thay vào đó chúng ta nên sử dụng ma sát lỏng để hạn chế được tốt nhất lực ma sát. Bởi vì là ma sát khô chỉ diễn ra ở những bề mặt là chất rắn, trong khi đó độ nhớt sẽ được diễn ra trong chất lỏng và giữa những lớp chất với nhau.
Giảm tiếp xúc và sử dụng vật liệu chịu ma sát
Để giảm hệ số ma sát nhiều nhất có thể, chúng ta có thể loại bỏ các yếu tố có thể ảnh hưởng xấu đến bề mặt chuyển động. Hoặc đơn giản là kiểm soát chặt các yếu tố sẽ dẫn đến ma sát. Sử dụng các bề mặt chịu lực có khả năng chịu cắt thấp, ví dụ như vòng bi chì, hay vòng bi đồng.
Tương tác bề mặt
Điều quan trọng trong quan trọng trong giảm lực ma sát là bạn phải hiểu được cách hai bề mặt kim loại tương tác như thế nào với nhau. Tất cả các vật thể của các kim loại đều có một độ nhám nhất định. Và không có độ nhám nào giống với độ nhám nào. Dù bề mặt nhẵn bóng đến đâu, mọi bề mặt kim loại đều có điểm cao và điểm thấp. Độ cao bề mặt là tên gọi chung của các điểm cao trong đó.
Khi hai bề mặt di chuyển qua nhau, các đường gờ trên bề mặt này tiếp xúc với các đường gờ trên bề mặt kia. Số lượng và chiều cao của các đường gờ trên bề mặt ảnh hưởng đáng kể đến ma sát giữa các bề mặt. Công việc của chất bôi trơn là giữ cho các phần tử này cách xa nhau và ngăn không cho chúng tiếp xúc với nhau. Do đó loại bỏ hoặc là làm giảm sự tiếp xúc và ma sát giữa những kim loại với nhau.
Muốn ngăn cách các bề mặt kim loại mà không có màng dầu thích hợp thì sự tiếp xúc giữa các kim loại sẽ xảy ra, các vết nứt từ hai bề mặt hàn và sau đó tách ra khỏi nhau do chuyển động. của các bề mặt trượt vào nhau, gây ra sự bám dính và mài mòn (cắt). Trong trường hợp cấp bách thì hai mảnh kim loại có thể hàn dính lại với nhau.
Kết luận
Trên đây là một số thông tin cụ thể và quan trọng về lực ma sát mà chúng tôi muốn gửi đến bạn. Hy vọng bài viết của chúng tôi sẽ giải đáp hết mọi thắc mắc và lo âu cho bạn. Nếu bạn đang tìm cách để giảm ma sát thì hãy thử một trong những cách trên nhé. Chúc bạn sẽ thành công.
