Vận dụng công thức để tính lực ma sát trong các bài toán đơn giản lớp 10 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Vận dụng công thức để tính lực ma sát trong các bài toán đơn giản lớp 10 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Vận dụng công thức để tính lực ma sát trong các bài toán đơn giản.

Vận dụng công thức để tính lực ma sát trong các bài toán đơn giản lớp 10 (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

- Tỉ số giữa độ lớn của lực ma sát trượt ${\overrightarrow{F}}_{ms}$ và áp lực $\overrightarrow{N}$ gọi là hệ số ma sát trượt, kí hiệu là $\mu$. Hệ số $\mu$ phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.

- Công thức tính lực ma sát trượt $F_{ms}=\mu .N$

2. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ: Một người đi xe đạp có khối lượng tổng cộng m = 86 kg đang chuyển động trên đường nằm ngang với vận tốc v₀ = 4 m/s. Nếu người đi xe ngừng đạp và hãm phanh để giữ không cho các bánh xe quay, xe trượt đi một đoạn đường 2 m thì dừng lại. Lực nào đã gây ra gia tốc cho xe? Tính độ lớn của lực này.

A. Lực ma sát lăn, 344 N.

B. Lực ma sát trượt, 344 N.

C. Lực ma sát nghỉ, 344 N.

D. Trọng lực, 860 N.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Gia tốc của chuyển động được tính bằng công thức:

$a=\frac{v_t^2-v_0^2}{2.s}=\frac{0-16}{2.2}=-4m/s^2$

Lực gây ra gia tốc này là lực ma sát trượt của mặt đường tác dụng lên lốp xe:

$F_{ms}=m.a=86.\left(-4\right)=-344N$

Dấu “-“ chứng tỏ lực ma sát trượt ngược chiều chuyển động.

3. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Lực ma sát trượt tỉ lệ với lực ép vuông góc giữa các bề mặt lại với nhau thông qua biểu thức nào?

A. $\mu =F_{ms}-N$

B. $\mu =\frac{N}{F_{ms}}$

C. $\mu =F_{ms}.N$

D. $\mu =\frac{F_{ms}}{N}$

Đáp án đúng là: D

Lực ma sát trượt tỉ lệ với lực ép vuông góc giữa các bề mặt lại với nhau thông qua biểu thức: $\mu =\frac{F_{ms}}{N}$

Bài 2: Một thùng hàng có khối lượng 54,0 kg được đặt trên mặt sàn nằm ngang và phải cần lực đẩy ít nhất bằng 108 N để làm thùng hàng bắt đầu chuyển động. Lực ma sát nghỉ cực đại tác dụng lên thùng hàng.

A. 529,2 N.

B. 162 N.

C. 108 N.

D. 54 N.

Đáp án đúng là: C

Lực ma sát nghỉ khi vật bắt đầu chuyển động là lực ma sát nghỉ cực đại, và thỏa mãn công thức F_{ma sát trượt} $\le$ F_{ma sát nghỉ cực đại}. Lực đẩy ít nhất bằng 108 N để thùng bắt đầu chuyển động chính là lực ma sát nghỉ cực đại.

Bài 3. Nhận định nào sau đây về lực ma sát là sai?

A. Lực ma sát trượt luôn ngược chiều so với chiều chuyển động tương đối giữa các vật.

B. Lực ma sát trượt xuất hiện giữa bề mặt tiếp xúc của hai vật, có độ lớn tỉ lệ thuận với áp lực của vật lên mặt tiếp xúc.

C. Hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng mặt tiếp xúc.

D. Lực ma sát trượt tỉ lệ thuận với trọng lượng của vật.

Đáp án đúng là: D

Công thức tính lực ma sát trượt F_mst = μ.N

Vậy lực ma sát trượt tỉ lệ thuận với độ lớn của áp lực N  của vật lên mặt tiếp xúc.

Bài 4: Tính hệ số ma sát trượt giữa mặt đường và lốp xe. Lất g = 10 m/s².

A. 0,1.

B. 0,2.

C. 0,4.

D. 0,3.

Đáp án đúng là: C

Hệ số ma sát trượt giữa lốp xe với mặt đường được tính từ công thức:

$F_{ms}=\mu N\Rightarrow \mu =\frac{F_{ms}}{N}$, vì ô tô chuyển động trên đường nằm ngang nên N = P = mg

$\Rightarrow \mu =\frac{344}{86.10}=0,4$

Bài 5: Kéo một lực F theo phương ngang để một vật trượt trên mặt phẳng nằm ngang với vận tốc không đổi. Biết vật có khối lượng m, hệ số ma sát trượt là µ thì:

A. F > μmg. 

B. F < μmg.

C. F = μmg. 

D. F ≥ 2 μmg.

Đáp án đúng là: C

Khi vật chuyển động với vận tốc không đổi trên mặt phẳng nằm ngang, vật chịu tác dụng của 2 lực cân bằng theo phương ngang là lực kéo F và lực ma sát trượt F_mst.

Ta có: F = F_mst  = µ.N

Khi vật chuyển động trên mặt phẳng ngang N = P = m.g. Vậy F = µmg.

Bài 6:Một toa tàu có khối lượng 80 tấn chuyển động thẳng với vận tốc không đổi dưới tác dụng của lực kéo nằm ngang có độ lớn F = 6.10⁴ N. Lấy g = 10 m/s². Hệ số ma sát giữa tàu và đường ray là:

A. 0,075.

B. 0,06.

C. 0,02.

D. 0,08.

Đáp án đúng là: A

Đổi đơn vị: 80 tấn = 80.10³ kg

Khi tàu chuyển động với vận tốc không đổi trên mặt phẳng nằm ngang, tàu chịu tác dụng của 2 lực cân bằng theo phương ngang là lực kéo F_k và lực ma sát trượt F_mst.

Ta có: F_k = F_mst  = µ.N

Khi vật chuyển động trên mặt phẳng ngang N = P = m.g

$F_k=F_{mst}=\mu mg$$\Rightarrow \mu =\frac{F_k}{mg}=\frac{{6.10}^4}{{80.10}^3.10}=0,075$

Bài 7:Một thùng hàng có khối lượng 54 kg được đặt trên một mặt sàn nằm ngang và phải cần đẩy ít nhất bằng 108 N để làm thùng hàng bắt đầu chuyển động. Tính độ lớn lực ép giữa thùng hàng và sàn:

A. 54 N.

B. 10,8 N.

C. 540 N.

D. 108 N.

Đáp án đúng là: C

Trọng lượng của thùng hàng là: P = m.g = 54.10 = 540 (N)

$\Rightarrow$ Lực ép giữa sàn nhà và thùng hàng là 540 N.

Bài 8: Một vật có vận tốc đầu có độ lớn là 10 m/s trượt trên mặt phẳng ngang. Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng là 0,10. Hỏi vật đi được quãng đường bao nhiêu thì dừng lại? Lấy g = 10 m/s². Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật.

A. 20 m.

B. 50 m.

C. 100 m.

D. 500 m.

Đáp án đúng là: B.

- Vì vật trượt trên mặt phẳng ngang thì vật chịu tác dụng của các lực $\overrightarrow{P},\overrightarrow{N},{\overrightarrow{F}}_{mst}$. Trong đó $P=N=m.g$

- Gia tốc của vật là: $a=\frac{-F_{ms}}{m}=-\frac{\mu .N}{m}=-\frac{\mu .m.g}{m}$$=-\mu g=-0,1.10=-1m/s^2$

- Quãng đường mà vật đi được là: ${\nu }^2-{\nu }_0^2=2.a.d$$\Rightarrow 0^2-{10}^2=2.(-1).d\Rightarrow d=50m$

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 10 hay, chi tiết khác:

• Xác định đặc điểm định tính của các loại lực ma sát
• Vận dụng hiểu biết về lực cản và lực nâng của chất lưu giải thích hiện tượng
• Bài toán liên quan đến lực đẩy Archimedes
• Bài toán vận dụng các định luật Newton
• Xác định moment lực, ngẫu lực
• Vận dụng quy tắc moment để tìm điều kiện cân bằng

Để học tốt lớp 10 các môn học sách mới:

• Giải bài tập Lớp 10 Kết nối tri thức
• Giải bài tập Lớp 10 Chân trời sáng tạo
• Giải bài tập Lớp 10 Cánh diều

---