Ma sát là một quá trình vật lý mà nếu không có chuyển động trong thế giới của chúng ta thì không thể tồn tại. Trong vật lý, để tính giá trị tuyệt đối của lực ma sát, cần biết một hệ số đặc biệt cho các bề mặt cọ xát đang xét. Cách tìm hệ số ma sát? Bài viết này sẽ trả lời câu hỏi này.
Ma sát trong vật lý
Trước khi trả lời câu hỏi làm thế nào để tìm ra hệ số ma sát, cần phải xem lực ma sát là gì và lực đó được đặc trưng bởi lực nào.
Trong vật lý, có ba loại quá trình này xảy ra giữa các vật rắn. Đây là ma sát nghỉ, trượt và lăn. Ma sát luôn xảy ra khi ngoại lực cố gắng làm chuyển động một vật. Ma sát trượt, như tên cho thấy, xảy ra khi một bề mặt trượt trên bề mặt khác. Cuối cùng, ma sát lăn xảy ra khi một vật tròn (bánh xe, quả bóng) lăn trên bề mặt nào đó.
Điểm chung của tất cả các loại là chúng ngăn cản bất kỳ aichuyển động và điểm tác dụng lực của chúng nằm trong vùng tiếp xúc giữa bề mặt của hai vật. Ngoài ra, tất cả các loại này đều chuyển đổi năng lượng cơ học thành nhiệt.
Lực ma sát trượt và ma sát tĩnh gây ra bởi độ nhám cực nhỏ trên bề mặt cọ xát. Ngoài ra, những loại này là do lưỡng cực-lưỡng cực và các loại tương tác khác giữa các nguyên tử và phân tử tạo thành các vật thể cọ xát.
Nguyên nhân của ma sát lăn có liên quan đến độ trễ của biến dạng đàn hồi xuất hiện tại điểm tiếp xúc giữa vật lăn và bề mặt.
Lực ma sát và hệ số ma sát
Cả ba loại lực ma sát rắn đều được mô tả bằng các biểu thức có cùng dạng. Đây là cô ấy:
Ft=µt N.
Ở đây N là lực tác dụng vuông góc với bề mặt trên vật. Nó được gọi là phản ứng hỗ trợ. Giá trị µt- được gọi là hệ số của loại ma sát tương ứng.
Hệ số ma sát trượt và ma sát nghỉ là đại lượng không thứ nguyên. Điều này có thể được hiểu bằng cách xem xét sự bằng nhau của lực ma sát và hệ số ma sát. Vế trái của phương trình được biểu thị bằng niutơn, vế phải cũng được biểu thị bằng niutơn, vì N là một lực.
Đối với ma sát lăn, hệ số của nó cũng sẽ là một giá trị không thứ nguyên, tuy nhiên, nó được định nghĩa là tỷ số giữa đặc tính tuyến tính của biến dạng đàn hồi với bán kính của vật thể lăn.
Cần phải nói rằng các giá trị điển hình của hệ số ma sát trượt và nghỉ là phần mười của một đơn vị. Để ma sátlăn bánh, hệ số này tương ứng với phần trăm và phần nghìn của một đơn vị.
Cách tìm hệ số ma sát?
Hệ số µtphụ thuộc vào một số yếu tố khó tính đến về mặt toán học. Chúng tôi liệt kê một số trong số họ:
- chất liệu của bề mặt cọ xát;
- chất lượng bề mặt;
- sự hiện diện của bụi bẩn, nước, v.v. trên đó;
- nhiệt độ bề mặt.
Do đó, không có công thức cho µt, và nó phải được đo bằng thực nghiệm. Để hiểu cách tìm hệ số ma sát, nó cần được biểu thị từ công thức Ft. Chúng tôi có:
µt=Ft/ N.
Hóa ra để biết µtcần phải tìm lực ma sát và phản lực hỗ trợ.
Thí nghiệm tương ứng được thực hiện như sau:
- Lấy ví dụ như một cơ thể và một chiếc máy bay, làm bằng gỗ.
- Gắn lực kế vào cơ thể và chuyển động đều trên bề mặt.
Đồng thời, lực kế biểu thị một lực nào đó, có giá trị bằng Ft. Phản lực của mặt đất bằng trọng lượng của cơ thể trên một mặt nằm ngang.
Phương pháp được mô tả cho phép bạn hiểu hệ số ma sát trượt và tĩnh là gì. Tương tự, bạn có thể thực nghiệm xác định µtlăn.
Một phương pháp thực nghiệm khác để xác định µtđược đưa ra dưới dạng một bài toán trong đoạn tiếp theo.
Bài toán tính µt
Chùm gỗ trên mặt kính. Bằng cách nghiêng bề mặt một cách trơn tru, chúng tôi nhận thấy rằng sự trượt của chùm tia bắt đầu ở một góc nghiêng là 15o. Hệ số ma sát tĩnh đối với cặp kính gỗ là bao nhiêu?
Khi chùm sáng nằm trên mặt phẳng nghiêng 15othì lực ma sát nghỉ đối với nó có giá trị cực đại. Nó bằng:
Ft=mgsin (α).
Lực N được xác định theo công thức:
N=mgcos (α).
Áp dụng công thức cho µt, chúng ta nhận được:
µt=Ft/ N=mgsin (α) / (mgcos (α))=tg (α).
Thay góc α, ta đi đến câu trả lời: µt=0, 27.
