Bài giảng Vật lí Lớp 10 - Bài: Lực ma sát nghỉ và lực ma sát lăn ma sát có ích hay có hại

Chương 5:  
CÁC LỰC CƠ HỌC 
Bài : 
LỰC MA SÁT NGHỈ VÀ LỰC MA SÁT LĂN 
MA SÁT CÓ ÍCH HAY CÓ HẠI 
Trong bài học này ta tìm hiểu các vấn đề sau : 
Lực ma sát nghỉ : 
Điều kiện xuất hiện của lực ma sát nghỉ 
Những đặc điểm của lực ma sát nghỉ 
Lực ma sát lăn : 
Điều kiện xuất hiện của lực ma sát lăn 
Những đặc điểm của lực ma sát lăn 
Nguyên nhân của ma sát 
Ma sát có ích hay có hại 
Liệu lực ma sát có xuất hiện ngay cả khi một người đẩy một cái tủ trên sàn nhà mà tủ vẫn không dịch chuyển ? 
Liệu lực ma sát có xuất hiện ngay cả khi có ngoại lực tác dụng lên vật theo phương song song với mặt tiếp xúc mà vật vẫn đứng yên trên một vật khác không ? 
Chẳng hạn : móc lực kế vào khúc gỗ đặt trên bàn . Lúc đầu , ta kéo khúc gỗ với một lực nhỏ theo phương ngang (song song với mặt tiếp xúc ) và quan sát xem khúc gỗ có chuyển động hay không ? 
Hình động 
Tại sao khúc gỗ vẫn đứng yên khi đã kéo lực kế ? 
Lực xuất hiện có tác dụng cản trở chuyển động của vật khiến cho vật vẫn đứng yên khi có ngoại lực tác dụng gọi là lực ma sát nghỉ . 
Vậy lực ma sát nghỉ xuất hiện khi nào ? 
Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi có ngoại lực tác dụng vào vật mà vật vẫn đứng yên . 
NVKP 1: Có phải tất cả các vật đứng yên đều có lực ma sát nghỉ tác dụng ? Vì sao ? 
Không phải tất cả các vật đứng yên đều có ma sát nghỉ , mà khi một vật chịu tác dụng của ngoại lực theo phương song song với mặt tiếp xúc giữa vật và mặt đỡ làm cho vật có xu hướng chuyển động nhưng chưa chuyển động thì lực ma sát nghỉ xuất hiện có tác dụng cản trở chuyển động . 
Lực ma sát nghỉ có những đặc điểm gì ? 
Độ lớn của lực ma sát nghỉ được xác định như thế nào ? 
Lực ma sát nghỉ có độ lớn nhất định hay không ? 
Nếu ta tăng dần độ lớn của lực kéo thì độ lớn của lực ma sát nghỉ có thay đổi hay không ? 
Nếu ta tiếp tục tăng độ lớn của lực kéo thì hiện t ượng gì xảy ra ? Điều đó chứng tỏ cái gì ? 
Vậy lực ma sát nghỉ cực đại có giá trị nhỏ hơn hay lớn hơn giá trị của lực ma sát trượt ? 
Độ lớn của lực ma sát nghỉ cực đại có tỉ lệ với áp lực N không ? 
Hãy thử rút ra công thức để tính độ lớn của lực ma sát nghỉ cực đại . 
Lực ma sát nghỉ có hướng như thế nào ? 
Kéo lực kế với một lực nhỏ song song với mặt bàn ( mặt tiếp xúc ) theo các hướng khác nhau thì ta thấy gì ? 
Vậy lực ma sát nghỉ có hướng nhất định hay không ? 
	 Vậy : Lực ma sát nghỉ không có hướng nhất định , nó có hướng song song với mặt tiếp xúc , ngược hướng với hướng của ngoại lực tác dụng . 
I. Lực ma sát nghỉ 
Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi có ngoại lực tác dụng lên vật mà vật vẫn đứng yên . 
Lực ma sát nghỉ luôn cân bằng với ngoại lực đặt vào vật , hướng song song với mặt tiếp xúc . 
Lực ma sát nghỉ không có độ lớn nhất định . Độ lớn của lực ma sát nghỉ bằng độ lớn của ngoại lực tác dụng . 
Lực ma sát nghỉ có giá trị cực đại : 
	 F msnmax = k’N 
II. Lực ma sát lăn : 
Hình động 
Lực ma sát lăn xuất hiện khi nào ? 
Độ lớn của lực ma sát lăn có tỉ lệ với áp lực N hay không ? 
So sánh với thí nghiệm kéo trượt khúc gỗ thì kéo khúc gỗ lăn không trượt khó hơn hay dễ hơn ? Điều đó chứng tỏ cái gì ? 
II. Lực ma sát lăn : 
Lực ma sát lăn xuất hiện khi một vật lăn không trượt trên một vật khác nhằm cản trở chuyển động của vật . 
Độ lớn của lực ma sát lăn cũng tỉ lệ với áp lực N. 
Hệ số ma sát lăn nhỏ hơn hệ số ma sát trượt hàng chục lần . 
Đặc điểm chung của 3 loại lực ma sát : 
Đều cản trở chuyển động 
Đều tỉ lệ với áp lực N 
Xuất hiện thành từng cặp lực trực đối đặt vào hai vật tiếp xúc 
III. Nguyên nhân của ma sát 
Do mặt tiếp xúc sần sùi , lồi lõm hoặc bị biến dạng . 
Khi ngoại lực đặt vào vật làm vật chuyển động hay có xu hướng chuyển động thì những chỗ sần sùi , lồi lõm hay bị biến dạng này gây ra lực ma sát cản trở chuyển động . 
IV. Ma sát có ích hay có hại ? 
NVKP 2: Lực ma sát có lợi hay có hại ? 
 T ùy từng trường hợp : “ Ma sát có thể cản trở chuyển động mà cũng có thể là nguyên nhân của chuyển động ” . 
Đối với ma sát trượt : 
Có hại : trục máy đang quay trong ổ trục ma sát trượt xuất hiện làm cản trở chuyển động quay. Muốn giảm phải bôi trơn ( tra dầu , mỡ ). 
IV. Ma sát có ích hay có hại ? 
Đối với ma sát trượt : 
Có ích : 
Xe đạp đang chạy muốn dừng lại ta phải bóp phanh . Lực ma sát trượt xuất hiện ở chỗ tiếp xúc với má phanh và vành kim loại làm hãm chuyển động của xe . 
Trong máy mài , gia công làm bóng nhẵn các bề mặt kim loại . 
IV. Ma sát có ích hay có hại ? 
Đối với ma sát lăn : nói chung là có hại 
Có ích : 
Do hệ số ma sát lăn nhỏ hơn hệ số ma sát trượt rất nhiều nên thay ổ đỡ trục trượt bằng ổ đỡ trục bi. 
Lắp bánh xe cho các vật thường hay di chuyển . 
Xây kim tự tháp . 
IV. Ma sát có ích hay có hại ? 
Đối với ma sát nghỉ : thường có ích . 
Chẳng hạn : 
Giúp ta cầm được đồ vật bằng tay 
Giúp đinh được giữ lại ở tường ( treo đồ vật ) 
Giúp sợi kết thành vải 
Giúp dây cua roa truyền được chuyển động 
Giúp chuyển các vật từ nơi này đến nơi khác bằng băng chuyền . 
Có điều ta không ngờ tới là : “ trong nhiều trường hợp lực ma sát nghỉ lại đóng vai trò là lực phát động làm cho các vật chuyển động ” . 
Vai trò lực phát động của lực ma sát nghỉ : Nói cách khác :” tất cả xe cộ và con người không thể chuyển động nếu không có ma sát nghỉ ”  
NVKP 3: Nhờ đâu ta có thể đi bộ được ? 
Hình động 
NVKP 4: Lực kéo của đầu máy tàu hỏa có phải là lực phát động hay không ? Tại sao ? 
Theo định luật III Newton, lực và phản lực có độ lớn bằng nhau , thế thì tại sao hai người chơi kéo co lại có người thắng , kẻ thua ? Tại sao ? 
Chú ý: 
Bánh sau của xe ( bánh phát động ) chịu cả ma sát nghỉ ( có ích ) và ma sát lăn ( có hại ) 
Bánh trước ( bánh đỡ ) chỉ chịu ma sát lăn ( có hại ) 
 Thí nghiệm : 
So sánh 2 trường hợp sau : 
Đặt 2 miếng gỗ tiếp xúc nhau , đẩy tay lên miếng gỗ trên và cố gắng đẩy trượt nó đi . 
Đổ vào giữa 2 miếng gỗ một ít dầu bôi trơn , sau đó lại dùng tay đẩy miếng gỗ phía trên . 
Hãy nêu các biện pháp làm giảm hoặc tăng ma sát ! 
Bài tập 1 : 
Một thùng gỗ có khối lượng 16kg lúc đầu đứng yên trên sàn nhà . Muốn dịch chuyển được nó cần phải dùng một lực nằm ngang 72N ( lấy g= 10m/s 2 ). Hệ số ma sát nghỉ giữa thùng gỗ và sàn nhà bằng : 
a. 
b. 
c. 
d. 
0,15 
0,22 
0,45 
0,61 
Bài tập 2 : 
Một người đẩy một cái thùng có khối lượng 35kg theo phương ngang bằng một lực 110N. Hệ số ma sát nghỉ giữa thùng và mặt sàn là 0,37. Lấy g= 9,8m/s 2 
Thùng có chuyển động không ? Lực ma sát tác dụng lên thùng bằng bao nhiêu và có hướng như thế nào ? 
Muốn cho thùng dịch chuyển thì phải dùng một lực đẩy ngang tối thiểu bằng bao nhiêu ? 
Bài tập 3 : 
Một chiếc hòm có khối lượng 45kg đang nằm trên sàn nhà . Hệ số ma sát nghỉ giữa hòm và mặt sàn là 0,40, hệ số ma sát trượt là 0,31. Lấy g= 9,8m/s 2 
Nếu tác dụng vào hòm một lực nằm ngang bằng 150N thì hòm có chuyển động không ? Lực ma sát tác dụng vào hòm bằng bao nhiêu và có hướng như thế nào ? 
Để hòm bắt đầu dịch chuyển thì phải tác dụng vào hòm một lực theo phương ngang tối thiểu bằng bao nhiêu ? 
Nếu vẫn duy trì lực như câu b thì hòm chuyển động với gia tốc bằng bao nhiêu ? 
Những điều bạn có thể chưa biết xung quanh việc đi xe đạp ! 
Chiếc xe đạp di chuyển trên đường gặp những lực cản nào và lực nào trong số đó là lực cản chủ yếu ? 
Trong những điều kiện như nhau ( trọng lượng xe không đổi , độ nhám của mặt đường và talông lốp xe như nhau , bánh xe bơm hơi căng như nhau , điều kiện ổ bi và bôi trơn như nhau ) thì giữa bánh xe có talông nhỏ và bánh xe có talông lớn , cái nào chịu lực ma sát lớn hơn ? 
Những điều bạn có thể chưa biết xung quanh việc đi xe đạp ! 
Tại sao các xe đạp đua lại luôn sử dụng loại lốp có talông nhỏ ? 
Tại sao talông của lốp xe lại được tạo rãnh ? 
Tại sao với bánh xe bơm hơi căng hơn ta đạp xe đi nhẹ nhàng hơn ? 
Chào tạm biệt 
ĐÚNG 
Vì F msnmax = kN = kP = kmg 
SAI 
Vì F msnmax = kN = kP = kmg