Hiện tượng va chạm trong đời sống con người vừa có vai trò tích cực vừa có vai trò tiêu cực. Mặt khác, nếu không có sự hiện diện của nó, chuyển động sẽ không thể thực hiện được, mặt khác, do ma sát, xảy ra những tổn thất lớn về năng lượng và vật liệu làm việc. Trong bài viết, chúng ta sẽ xem xét từ quan điểm vật lý lực ma sát là gì, cũng như cách tìm hệ số ma sát.
Hiện tượng ma sát
Ma sát là hiện tượng tiếp xúc xảy ra trong vùng tiếp xúc giữa các vật thể khác nhau và chống lại bất kỳ chuyển động lẫn nhau nào của chúng.
Trong cơ học chuyển động của chất rắn, người ta phân biệt ba loại ma sát:
- hành động không nghỉ;
- tác động khi các bề mặt trượt qua nhau;
- do cơ thể lăn.
Ma sát nghỉ xảy ra khi chúng ta tác dụng một lực tiếp tuyến bên ngoài lên bề mặt của vật thể để chuyển động. Một ví dụ nổi bật về ma sát trượt là sự trượt của ván trượt trên tuyết. Cuối cùng, ma sát trong quá trình lănbiểu hiện khi bánh xe lăn trên đường.
Công thức xác định lực ma sát
Trong vật lý, các loại ma sát được liệt kê được mô tả bằng cùng một công thức khi tính toán các lực tác dụng. Công thức này trông như thế này:
Ft=µN.
Lực ma sát Ftbằng tích của hệ số ma sát µ và phản lực hỗ trợ N. Khi xét loại ma sát tương ứng, chỉ giá trị của hệ số µ, là đại lượng không có thứ nguyên, thay đổi.
Trong trường hợp lực ma sát tĩnh và lực ma sát trượt, giá trị của µ là khoảng một phần mười đơn vị. µ phụ thuộc vào vật liệu tiếp xúc, vào độ nhám bề mặt của chúng, và không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc hoặc tốc độ trượt.
Đối với ma sát lăn, hệ số µ (thường được ký hiệu là CR) phụ thuộc vào đặc tính đàn hồi của vật lăn, độ cứng của nó, bán kính lăn và một số khác các nhân tố. Đối với hầu hết các vật liệu, yếu tố lăn này nằm trong một phần trăm và phần nghìn của sự thống nhất.
Vì có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến giá trị của µ nên không có công thức toán học xác định để tính toán của nó. Trả lời câu hỏi làm thế nào để tìm ra hệ số ma sát, cần phải nói rằng nó được đo bằng thực nghiệm.
Xác định hệ số µ
Trong đoạn này, chúng ta sẽ xem xét hai cách xác định thực tế giá trị của µ bằng cách sử dụng ví dụ về lực ma sát trượt và nghỉ.
Cách đầu tiên để trả lời câu hỏi làm thế nào để tìm hệ số ma sát,Bao gồm việc đặt một thanh trên mặt phẳng nằm ngang, trên đó gắn một lực kế. Thanh và mặt phẳng được làm bằng cặp vật liệu được nghiên cứu, ví dụ, kính và gỗ. Bằng cách cho thanh chuyển động thẳng đều, giữ lực kế, ta có thể xác định được lực trượt Ft. Biết khối lượng m của thanh, hệ số µ được tính như sau:
µ=Ft/ (mg).
Phương pháp thứ hai thuận tiện cho việc xác định µ đối với ma sát tĩnh. Để làm điều này, bạn cần đặt một thanh trên mặt phẳng nằm ngang. Sau đó, một đầu của máy bay nên được nâng lên từ từ, nghiêng nó ở một góc nhất định so với đường chân trời. Ở một góc θ nhất định, thanh sẽ bắt đầu trượt khỏi bề mặt. Bằng cách đo góc này, hệ số ma sát µ có thể được xác định từ phương trình:
µ=tg (θ).
Việc đo µ cho ma sát lăn liên quan đến việc sử dụng một thiết lập phức tạp hơn được gọi là con lắc nghiêng. Việc tính toán µ trong trường hợp này được thực hiện bằng cách nghiên cứu các phương trình của động lực học chuyển động.
