Công thức tính lực ma sát (hay, chi tiết)

Công thức tính lực ma sát (hay, chi tiết)

Công thức tính lực ma sát đầy đủ, chi tiết nhất Vật Lí lớp 10 sẽ giúp học sinh nắm vững công thức, từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi Vật Lí 10.

Bài viết Công thức tính lực ma sát đầy đủ, chi tiết nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức, Kiến thức mở rộng và Ví dụ minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức tính lực ma sát đầy đủ, chi tiết nhất Vật Lí 10.

1. Khái niệm

- Lực ma sát là lực xuất hiện giữa bề mặt tiếp xúc của hai vật và cản trở chuyển động của vật. Độ lớn lực ma sát phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc và độ lớn của áp lực; không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ vật.

2. Công thức

a. Lực ma sát trượt

- Lực ma sát trượt là lực ma sát xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật đang trượt trên một bề mặt, có hướng ngược với hướng của vận tốc, có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của áp lực.

F_mst = μ_t.N  

Trong đó:

+ μ_t là hệ số ma sát trượt

+ N là độ lớn phản lực (N)

- Hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của lực ma sát trượt và độ lớn của áp lực gọi là hệ số ma sát trượt. Hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.

Ví dụ: Lực ma sát trượt xuất hiện khi một vật bị kéo trượt trên sàn nhà.

b. Lực ma sát lăn

- Lực ma sát lăn xuất hiện ở chỗ tiếp xúc của vật với bề mặt mà vật lăn trên đó để cản trở chuyển động lăn.

- Độ lớn của lực ma sát lăn rất nhỏ so với lực ma sát trượt.

F_msl = μ_l.N  

Trong đó:

+ μ_l là hệ số ma sát lăn

+ N là độ lớn phản lực (N)

Ví dụ: Lực ma sát lăn xuất hiện khi một vật lăn trên sàn nhà.

c. Lực ma sát nghỉ

- Lực ma sát nghỉ xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật với bề mặt để giữ cho vật đứng yên trên bề mặt đó khi vật bị một lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc.

- Lực ma sát nghỉ có độ lớn cực đại lớn hơn lực ma sát trượt.

F_{msn max} = μ_n.N(μ_n > μ_t) 

Trong đó:

+ μ_n là hệ số ma sát nghỉ

+ N là độ lớn phản lực (N)

Ví dụ: Lực ma sát nghỉ xuất hiện giữ cho vật đứng yên khi có một lực tác dụng vào vật.

                               

3. Kiến thức mở rộng

- Hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc:

 

- Trong trường hợp vật nằm trên mặt phẳng ngang lực kéo tác dụng vào vật song song với quãng đường chuyển động, ta có: N = P

- Trong trường hợp vật nằm trên mặt phẳng ngang lực kéo tác dụng vào vật hợp với phương ngang một góc, ta phân tích lực thành hai thành phần theo quy tắc hình bình hành như hình vẽ. Ta có:  

Chọn chiều dương như hình vẽ, ta tìm được độ lớn: N = P - F_k.sinα 

- Trong trường hơp vật nằm trên mặt phẳng nghiêng như hình vẽ, ta có: N = P_y = Pcosα

 

4. Ví dụ minh họa

Câu 1: Cho một vật có khối lượng 10kg đặt trên một sàn nhà. Một người tác dụng một lực là 30N kéo vật theo phương ngang, hệ số ma sát giữa vật và sàn nhà là μ = 0,2. Cho g = 10m/s². Tính gia tốc của vật.

Lời giải:

 

Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ, chiều dương (+) Ox là chiều chuyển động 

Áp dụng định luật II Newton 

Ta có  

Chiếu lên trục Ox: F - f_{ms = ma}

Chiếu lên trục Oy: 

N - P = 0 => N = mg = 10.10 = 100N

=> f_ms = μ.N = 0,2.100 = 20N            

Thay vào (1) ta có: 30 - 20 = 10a => a = 1(m/s²) 

Câu 2: Cho một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc 25m/s trên mặt phẳng nằm ngang thì trượt lên dốc. Biết dốc dài 50m, cao 14m và hệ số ma sát giữa vật và dốc là μ = 0,25. Lấy g=10m/s². Xác định gia tốc của vật khi lên dốc?

Lời giải:

 

Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ, chiều dương là chiều chuyển động

Vật chịu tác dụng của các lực  

Theo định luật II newton ta có:  

Chiếu Ox ta có:

-P_x - f_ms = ma => -Psinα - μN = ma     (1)  

Chiếu Oy: N = P_y = Pcosα           (2)

 Thay (2) vào (1):

=> -Psinα - μPcosα = ma => a = -gsinα - μgcosα  

Mà  

                                

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 10 quan trọng hay khác:

• Công thức tính lực đàn hồi

• Công thức tính lực hướng tâm

• Công thức tính lực căng dây

• Công thức tính lực hấp dẫn

• Công thức định luật vạn vật hấp dẫn

---