Ma sát là một hiện tượng mà chúng ta gặp phải trong cuộc sống hàng ngày. Không thể xác định ma sát là có hại hay có lợi. Thực hiện ngay cả một bước trên mặt băng trơn trượt dường như là một nhiệm vụ khó khăn; đi bộ trên mặt đường nhựa gồ ghề là một niềm vui. Các bộ phận ô tô không được bôi trơn sẽ mòn nhanh hơn nhiều.
Nghiên cứu về ma sát, kiến thức về các đặc tính cơ bản của nó cho phép một người sử dụng nó.
Lực ma sát trong vật lý
Lực phát sinh từ chuyển động hoặc cố gắng chuyển động của một vật trên bề mặt của vật khác, hướng ngược lại hướng chuyển động, tác dụng lên các vật chuyển động, được gọi là lực ma sát. Môđun lực ma sát, công thức của nó phụ thuộc vào nhiều tham số, thay đổi tùy thuộc vào loại lực cản.
Các loại ma sát sau được phân biệt:
• nghỉ ngơi;
• trượt;
• lăn.
Bất kỳ nỗ lực nào để di chuyển một vật nặng (tủ, đá) khỏi vị trí của nó đều dẫn đến sức căng của một người. Đồng thời, không phải lúc nào vật thể cũng có thể chuyển động được. Sự ma sát của phần còn lại cản trở điều này.
Trạng thái nghỉ ngơi
Công thức tính lực ma sát tĩnhkhông cho phép chúng tôi xác định nó đủ chính xác. Theo định luật thứ ba của Newton, độ lớn của lực cản tĩnh phụ thuộc vào lực tác dụng.
Khi lực tăng, thì lực ma sát cũng vậy.
0 < Fcòn lại rắc rối< Fmax
Ma sát nghỉ ngăn không cho đinh đâm vào gỗ rơi ra ngoài; các nút được may bằng chỉ được giữ chắc chắn. Thật thú vị, đó là lực cản của sự nghỉ ngơi cho phép một người đi bộ. Hơn nữa, nó được định hướng theo hướng chuyển động của con người, điều này mâu thuẫn với tình trạng chung của sự việc.
Hiện tượng trượt
Khi ngoại lực làm vật chuyển động tăng đến giá trị của lực ma sát tĩnh lớn nhất thì vật bắt đầu chuyển động. Lực ma sát trượt được coi là trong quá trình một vật trượt trên bề mặt của vật khác. Giá trị của nó phụ thuộc vào thuộc tính của các bề mặt tương tác và lực của tác động thẳng đứng lên bề mặt.
Công thức tính lực ma sát trượt: F=ΜP, trong đó Μ là hệ số tỉ lệ (ma sát trượt), P là lực ép (pháp tuyến).
Một trong những lực phát động là lực ma sát trượt, công thức của lực này được viết bằng phản lực của giá đỡ. Do sự hoàn thành của định luật thứ ba Newton, các lực của áp suất pháp tuyến và phản lực của giá đỡ có độ lớn như nhau và ngược hướng: Р=N.
Trước khi bạn tìm lực ma sát, công thức của nó có dạng khác (F=M N), hãy xác định phản lực.
Hệ số cản trượt được đưa vào thực nghiệm cho hai bề mặt cọ xát, phụ thuộc vào chất lượng của quá trình gia công và vật liệu của chúng.
Bảng. Giá trị của hệ số trở lực cho các bề mặt khác nhau
| pp | Bề mặt tương tác | Giá trị của hệ số ma sát trượt |
| 1 | Thép + băng | 0, 027 |
| 2 | Oak + sồi | 0, 54 |
| 3 | Da + gang | 0, 28 |
| 4 | Đồng + sắt | 0, 19 |
| 5 | Đồng + gang | 0, 16 |
| 6 | Thép + thép | 0, 15 |
Lực ma sát tĩnh lớn nhất, công thức của nó đã được viết ở trên, có thể được xác định theo cách tương tự như lực ma sát trượt.
Điều này trở nên quan trọng khi giải quyết các vấn đề để xác định cường độ của lực cản lái xe. Ví dụ, một cuốn sách, được di chuyển bởi một bàn tay được ấn từ trên xuống, sẽ trượt dưới tác dụng của lực cản nghỉ phát sinh giữa bàn tay và cuốn sách. Lực cản phụ thuộc vào giá trị của lực ép thẳng đứng lên cuốn sách.
Hiện tượng lăn
Sự chuyển đổi của tổ tiên chúng ta từ kéo sang xe ngựa được coi là một cuộc cách mạng. Việc phát minh ra bánh xe là phát minh vĩ đại nhất của loài người. Ma sát lăn xảy ra khi một bánh xe di chuyển trên một bề mặt có độ lớn nhỏ hơn đáng kể so với lực cản trượt.
Sự xuất hiện của lực ma sát lăn liên quan đến lực của bánh xe áp lực pháp tuyến lên bề mặt, có tính chất phân biệt với trượt. Do bánh xe bị biến dạng nhẹ, các lực áp suất khác nhau phát sinh ở trung tâm của khu vực hình thành và dọc theo các cạnh của nó. Sự khác biệt về lực này xác định sự xuất hiện của lực cản lăn.
Công thức tính lực ma sát lăn thường được lấy tương tự như trong quá trình trượt. Sự khác biệt chỉ được nhìn thấy trong các giá trị của hệ số cản.
Bản chất của sự phản kháng
Khi độ nhám của bề mặt cọ xát thay đổi, giá trị của lực ma sát cũng thay đổi. Ở độ phóng đại cao, hai bề mặt tiếp xúc trông giống như vết sưng với các đỉnh nhọn. Khi xếp chồng lên nhau, chính những phần nhô ra của cơ thể tiếp xúc với nhau. Tổng diện tích tiếp xúc không đáng kể. Khi di chuyển hoặc cố gắng di chuyển các cơ thể, các "đỉnh" tạo ra lực cản. Độ lớn của lực ma sát không phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc.
Có vẻ như hai bề mặt hoàn toàn nhẵn nên hoàn toàn không có lực cản. Trong thực tế, lực ma sát trong trường hợp này là cực đại. Sự khác biệt này được giải thích bởi bản chất của nguồn gốc các lực. Đây là lực điện từ tác động giữa các nguyên tử của các vật thể tương tác.
Các quá trình cơ học không kèm theo ma sát trong tự nhiên là không thể, vì khả năng "tắt"không có tương tác điện giữa các vật mang điện. Sự độc lập của các lực lượng kháng chiến khỏi vị trí lẫn nhau của các cơ thể cho phép chúng ta gọi chúng là phi tiềm năng.
Điều thú vị là lực ma sát, công thức của nó thay đổi tùy thuộc vào tốc độ của các vật thể tương tác, tỷ lệ với bình phương của tốc độ tương ứng. Lực này bao gồm lực cản nhớt trong chất lỏng.
Chuyển động trong chất lỏng và khí
Sự chuyển động của vật rắn trong chất lỏng hoặc khí, chất lỏng gần bề mặt rắn kèm theo lực cản nhớt. Sự xuất hiện của nó gắn liền với sự tương tác của các lớp chất lỏng được vật rắn cuốn vào trong quá trình chuyển động. Tốc độ lớp khác nhau là một nguồn ma sát nhớt. Điểm đặc biệt của hiện tượng này là không có ma sát tĩnh chất lỏng. Bất kể mức độ ảnh hưởng bên ngoài, cơ thể bắt đầu chuyển động khi ở trong chất lỏng.
Tùy thuộc vào tốc độ chuyển động, lực cản được xác định bởi tốc độ chuyển động, hình dạng của vật thể chuyển động và độ nhớt của chất lỏng. Chuyển động trong nước và dầu của cùng một cơ thể đi kèm với sức đề kháng của các mức độ lớn khác nhau.
Đối với tốc độ thấp: F=kv, trong đó k là hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào kích thước tuyến tính của vật và đặc tính của môi trường, v là tốc độ của vật.
Nhiệt độ của chất lỏng cũng ảnh hưởng đến ma sát trong nó. Trong thời tiết lạnh giá, xe được làm ấm để dầu nóng lên (độ nhớt giảm) và giúp giảm sự phá hủy các bộ phận động cơ tiếp xúc.
Di chuyển tăng tốc
Tốc độ của cơ thể tăng lên đáng kể có thể gây ra sự xuất hiện của các dòng chảy hỗn loạn, trong khi sức đề kháng tăng đột ngột. Các giá trị là: bình phương tốc độ chuyển động, khối lượng riêng của môi trường và diện tích bề mặt của cơ thể. Công thức lực ma sát có dạng khác:
F=kv2, trong đó k là hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào hình dạng của vật thể và tính chất của môi trường, v là tốc độ của vật thể.
Nếu cơ thể được sắp xếp hợp lý, sự hỗn loạn có thể được giảm bớt. Hình dạng cơ thể của cá heo và cá voi là một ví dụ hoàn hảo về quy luật tự nhiên ảnh hưởng đến tốc độ của động vật.
Phương pháp Tiếp cận Năng lượng
Để thực hiện công việc di chuyển của cơ thể bị cản trở bởi sức cản của môi trường. Khi sử dụng định luật bảo toàn cơ năng, họ nói rằng sự thay đổi của cơ năng bằng công của lực ma sát.
Công của lực được tính theo công thức: A=Fscosα, trong đó F là lực mà vật chuyển động được một quãng đường s, α là góc giữa phương của lực và độ dời.
Rõ ràng, lực cản ngược chiều với chuyển động của vật, khi cosα=-1. Công của lực ma sát, công thức của nó là Atr=- Fs, giá trị là âm. Trong trường hợp này, năng lượng cơ học được chuyển thành nội năng (biến dạng, nung nóng).
