Bất kỳ chuyển động nào trong tự nhiên và công nghệ, liên quan đến sự tiếp xúc vật lý giữa các vật rắn, đều kèm theo ma sát. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đưa ra các ví dụ về lực ma sát và chỉ ra trường hợp nào thì lực ma sát đóng vai trò hữu ích và trường hợp nào thì không mong muốn.
Loại ma sát nào giữa các chất rắn là
Trong bài viết này, chúng ta sẽ chỉ xem xét các ví dụ về lực ma sát tác dụng giữa các vật rắn tiếp xúc vật lý với nhau.
Một trong những loại ma sát quan trọng là ma sát tĩnh. Dựa vào chính cái tên, có thể cho rằng nó tự biểu hiện khi một cơ thể nằm trên bề mặt của một cơ thể khác. Ai cũng biết rằng để dời được một vật nặng nào đó ra khỏi vị trí của nó thì phải tác dụng một ngoại lực nào đó dọc theo mặt tiếp xúc của vật này và bề mặt mà vật đó đứng. Lực này chống lại lực ma sát tĩnh. Nó hoạt động giữa các bề mặt tiếp xúc của các cơ quan. Ma sát hạn chế phát sinh do sự hiện diện của nhám trên các bề mặt chạm vào, bất kể như thế nàochúng không trơn tru.
Loại ma sát thứ hai chúng ta sẽ xem xét là ma sát trượt. Nó cũng phát sinh do độ nhám đã đề cập, khi các vật thể bắt đầu chuyển động tương đối với nhau bằng cách trượt. Phương và điểm tác dụng của lực ma sát trượt hoàn toàn giống với ma sát tĩnh. Sự khác biệt duy nhất giữa các lực này là lực trượt luôn nhỏ hơn lực nghỉ.
Loại ma sát thứ ba, đóng vai trò không kém trong công nghệ so với hai loại đầu tiên, là ma sát lăn. Như tên của nó đã nói, nó xuất hiện khi một cơ thể lăn trên bề mặt của một cơ thể khác. Lý do của ma sát lăn nằm ở sự biến dạng trễ, dẫn đến sự "phân tán" động năng của vật lăn. Trong một số trường hợp thực tế, lực ma sát này nhỏ hơn 10-100 lần hoặc hơn các loại ma sát đã xét trước đó.
Tất cả các loại lực ma sát đều tỷ lệ thuận với phản lực hỗ trợ mà lực ma sát tác dụng lên vật thể được đề cập.
Tác hại và lợi ích của lực ma sát tĩnh: ví dụ
Trong tất cả các loại ma sát được nêu tên, có lẽ, ma sát tĩnh là "vô hại" nhất. Thực tế là trong thực tế, nó hầu như luôn đóng một vai trò hữu ích. Điểm tiêu cực duy nhất của nó là nó lớn hơn ma sát trượt. Thực tế thứ hai có nghĩa là để bắt đầu chuyển động nào cũng cần phải nỗ lực rất nhiều. Ví dụ: để bắt đầu trượt tuyết trên tuyết, trước tiên bạn cần phải "xé" chúng ra khỏi bề mặt tuyết theo đúng nghĩa đen.
Có rất nhiều ví dụsử dụng lực ma sát tĩnh. Hãy liệt kê chúng:
- Đinh và vít giữ chặt hai vật rắn bằng gỗ, nhựa và kim loại với nhau thực hiện chức năng của chúng thông qua tác dụng của lực được đề cập.
- Việc dắt người, điều khiển ô tô trên đường là do ma sát tĩnh lớn hơn ma sát trượt. Nếu không, chúng tôi sẽ rất khó di chuyển, người và xe sẽ trượt một chỗ.
- Bất kỳ vật thể nào nằm trên bề mặt nghiêng đều do tác động của lực ma sát tĩnh. Nếu phanh tay không tồn tại, thì sẽ không thể đặt phanh tay trên ô tô trên dốc hoặc bất kỳ vật dụng gia đình nào trên bàn có hơi nghiêng về phía chân trời.
Ma sát trượt và lợi ích của nó
Không giống như lực ma sát tĩnh, chủ yếu đóng một vai trò tích cực trong cuộc sống của con người, lực ma sát trượt thường là một lực có hại. Tuy nhiên, có thể đưa ra hai ví dụ về lực ma sát trượt hữu ích:
- Vì ma sát trượt dẫn đến làm nóng bề mặt của vật thể (cách tự nhiên và dễ nhất để chuyển đổi cơ năng thành nhiệt năng), nên hiệu ứng này có thể được sử dụng để tăng nhiệt độ của vật thể. Vì vậy, vào thời cổ đại, tổ tiên của chúng ta đã tạo ra lửa bằng cách sử dụng lực ma sát trượt.
- Khi người lái xe muốn dừng xe, anh ta nhấn chân phanh. Trong trường hợp này, đĩa phanh trượt bên trong vành bánh xe và làm chậm vòng quay của nó.
Tác hại của ma sát trượt
Ví dụ về tác động của ma sát trượt là chuyển động của tủ trên sàn khi chúng ta muốn sắp xếp lại nó trong phòng, trượt của vận động viên trượt băng và vận động viên trượt băng, trượt bánh của ô tô khi chúng bị chặn hoặc khi lái xe trên đường trơn trượt, trượt giữa các bộ phận cọ xát của các cơ cấu của nhiều loại máy khác nhau.
Trong tất cả những trường hợp này, ma sát trượt đóng một vai trò có hại. Những ví dụ này về tác hại của ma sát trượt là do nó ngăn cản chuyển động cơ học và “ăn” một lượng động năng nhất định (ván trượt, giày trượt, các bộ phận chuyển động của máy móc). Ngoài ra, sự biến đổi cơ năng thành nhiệt năng dẫn đến đốt nóng các bộ phận cọ xát. Sự gia tăng nhiệt độ của chúng dẫn đến sự thay đổi cấu trúc vi mô, vi phạm các đặc tính của vật liệu. Cuối cùng, các ví dụ được liệt kê về lực ma sát trượt dẫn đến mài mòn bề mặt cọ xát, xuất hiện các rãnh không mong muốn trên chúng và mỏng đi.
Ma sát lăn và tác hại và lợi ích của nó
Nếu chúng ta xem xét tận gốc câu hỏi về tính hữu dụng của lực ma sát lăn, thì hóa ra nó hoàn toàn không tồn tại. Thật vậy, ma sát lăn luôn ngăn cản chuyển động quay của cơ học, dẫn đến mài mòn các bộ phận làm việc và làm nóng chúng không mong muốn. Tuy nhiên, hiện tượng lăn được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật (ổ trục, bánh xe). Điều này được giải thích là do lực ma sát lăn nhỏ hơn nhiều so với lực trượt tương tự, lực này làm giảm quy mô của nó theo các bậc của độ lớn.ảnh hưởng có hại.
Tăng và giảm lực ma sát
Như chúng ta đã thấy ở trên trong các ví dụ, lực ma sát tĩnh và lực ma sát trượt đôi khi hữu ích và đôi khi có hại. Về vấn đề này, nhân loại từ lâu đã sử dụng các phương pháp để thay đổi quy mô của lực ma sát, theo hướng tăng của lực tương ứng và theo hướng giảm của nó.
Ví dụ tuyệt vời về cách tăng lực ma sát là việc rắc cát và muối lên băng trên đường. Kết quả của những hành động này là sự gia tăng độ nhám của bề mặt băng và kết quả là sự gia tăng lực ma sát tĩnh và lực ma sát trượt.
Một cách khác để tăng lực lượng được đề cập là sử dụng các bề mặt đặc biệt. Một ví dụ nổi bật là bề mặt của lốp xe mùa đông, có đặc điểm là rãnh sâu và có gai kim loại.
Trong quá trình trượt tuyết, cũng như trong quá trình quay các ổ trục của các cơ cấu khác nhau, ma sát đóng một vai trò tiêu cực. Để giảm bớt, người ta sử dụng chất bôi trơn đặc biệt, thường dựa trên chất béo (sáp, lithol).
