Bất kỳ sự tiếp xúc nào giữa hai cơ thể đều sinh ra lực ma sát. Trong trường hợp này, không quan trọng các vật chất ở trạng thái tổng hợp nào, cho dù chúng chuyển động tương đối với nhau hay đang ở trạng thái nghỉ. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xem xét ngắn gọn những loại ma sát nào tồn tại trong tự nhiên và công nghệ.
Nghỉ ngơi ma sát
Đối với nhiều người, có thể là một ý tưởng kỳ lạ rằng ma sát của các cơ thể tồn tại ngay cả khi chúng ở trạng thái nghỉ so với nhau. Ngoài ra, lực ma sát này là lực lớn nhất trong số các loại khác. Nó thể hiện khi chúng ta cố gắng di chuyển bất kỳ đối tượng nào. Nó có thể là một khối gỗ, một viên đá, hoặc thậm chí là một bánh xe.
Lý do tồn tại của lực ma sát tĩnh là sự hiện diện của các bất thường trên bề mặt tiếp xúc, tương tác cơ học với nhau theo nguyên lý đỉnh-đáy.
Lực ma sát tĩnh được tính theo công thức sau:
Ft1=µt N
Ở đây N là phản ứng của lực hỗ trợ mà bề mặt tác dụng lên cơ thể theo phương bình thường. Tham số µtlà hệ số ma sát. Nó phụ thuộc vàochất liệu của các bề mặt tiếp xúc, chất lượng xử lý các bề mặt này, nhiệt độ của chúng và một số yếu tố khác.
Công thức đã viết cho thấy lực ma sát tĩnh không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc. Biểu thức cho Ft1cho phép bạn tính toán cái gọi là lực cực đại. Trong một số trường hợp thực tế, Ft1không phải là cực đại. Nó luôn có độ lớn bằng với ngoại lực tìm cách đưa cơ thể ra khỏi trạng thái nghỉ ngơi.
Ma sát khi nghỉ ngơi đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống. Nhờ đó, chúng ta có thể di chuyển trên mặt đất, đẩy khỏi nó bằng lòng bàn chân mà không bị trượt. Mọi vật thể nằm trên mặt phẳng nghiêng về đường chân trời không bị trượt ra khỏi chúng do lực Ft1.
Ma sát khi trượt
Một loại ma sát quan trọng khác đối với một người biểu hiện khi một cơ thể trượt trên bề mặt của một cơ thể khác. Ma sát này phát sinh vì lý do vật lý tương tự như ma sát tĩnh. Hơn nữa, sức mạnh của anh ấy được tính bằng một công thức tương tự.
Ft2=µk N
Sự khác biệt duy nhất với công thức trước đó là việc sử dụng các hệ số khác nhau cho ma sát trượt µk. Hệ số µkluôn nhỏ hơn các thông số tương tự đối với ma sát tĩnh đối với cùng một cặp bề mặt cọ xát. Trong thực tế, thực tế này biểu hiện như sau: ngoại lực tăng dần dẫn đến giá trị của Ft1tăng dần cho đến khi nó đạt giá trị lớn nhất. Sau đó cô ấygiảm mạnh vài chục phần trăm đến giá trị Ft2và được duy trì không đổi trong quá trình chuyển động của cơ thể.
Hệ số µkphụ thuộc vào các yếu tố tương tự như tham số µtđối với ma sát tĩnh. Lực ma sát trượt Ft2thực tế không phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của các vật. Chỉ ở tốc độ cao, nó mới trở nên đáng chú ý để giảm.
Tầm quan trọng của ma sát trượt đối với cuộc sống con người có thể được nhìn thấy trong các ví dụ như trượt tuyết hoặc trượt băng. Trong những trường hợp này, hệ số µkđược giảm xuống bằng cách thay đổi các bề mặt cọ xát. Ngược lại, rắc muối và cát lên đường nhằm mục đích tăng giá trị của các hệ số µkvà µt.
Ma sát lăn
Đây là một trong những loại ma sát quan trọng đối với hoạt động của công nghệ hiện đại. Nó hiện diện trong quá trình quay của các ổ trục và chuyển động của các bánh xe ô tô. Không giống như ma sát trượt và ma sát nghỉ, ma sát lăn là do sự biến dạng của bánh xe trong quá trình chuyển động. Biến dạng này, xảy ra trong vùng đàn hồi, tiêu tán năng lượng do hiện tượng trễ, biểu hiện như một lực ma sát trong quá trình chuyển động.
Tính lực ma sát lăn cực đại được thực hiện theo công thức:
Ft3=d / RN
Tức là lực Ft3, như lực Ft1và Ft2, là tỷ lệ thuận với phản ứng của hỗ trợ. Tuy nhiên, nó cũng phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu tiếp xúc và bán kính bánh xe R.d được gọi là hệ số cản lăn. Không giống như các hệ số µkvà µt, d có thứ nguyên là độ dài.
Theo quy luật, tỷ lệ không thứ nguyên d / R hóa ra nhỏ hơn 1-2 bậc của độ lớn so với giá trị µk. Điều này có nghĩa là chuyển động của các cơ thể với sự trợ giúp của lăn sẽ thuận lợi hơn về mặt sức lực so với sự trợ giúp của trượt. Đó là lý do tại sao ma sát lăn được sử dụng trong tất cả các bề mặt cọ xát của các cơ cấu và máy móc.
Góc ma sát
Cả ba dạng biểu hiện của lực ma sát được mô tả ở trên đều được đặc trưng bởi một lực ma sát Ft, tỉ lệ thuận với N. Cả hai lực đều có phương vuông góc với nhau. Góc mà tổng vectơ của chúng tạo với pháp tuyến đối với bề mặt được gọi là góc ma sát. Để hiểu tầm quan trọng của nó, chúng ta hãy sử dụng định nghĩa này và viết nó dưới dạng toán học, chúng ta nhận được:
Ft=kN;
tg (θ)=Ft/ N=k
Như vậy, tiếp tuyến của góc ma sát θ bằng hệ số ma sát k đối với một loại lực cho trước. Điều này có nghĩa là góc θ càng lớn thì bản thân lực ma sát càng lớn.
Ma sát trong chất lỏng và chất khí
Khi một vật rắn chuyển động trong môi trường khí hoặc lỏng, nó liên tục va chạm với các hạt của môi trường này. Những va chạm này, kèm theo sự mất vận tốc của vật cứng, là nguyên nhân gây ra ma sát trong các chất lỏng.
Loại ma sát này phụ thuộc nhiều vào tốc độ. Vì vậy, ở tốc độ tương đối thấp, lực ma sáthóa ra tỷ lệ thuận với tốc độ chuyển động v, trong khi ở tốc độ cao, chúng ta đang nói về tỷ lệ thuận v2.
Có rất nhiều ví dụ về sự ma sát này, từ chuyển động của tàu thuyền đến chuyến bay của máy bay.
