Ma sát động và ma sát tĩnh
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| kinetic friction/kɪˈnetɪk ˈfrɪkʃn/ | ma sát động |
| static friction/ˈstætɪk ˈfrɪkʃn/ | ma sát tĩnh |
| normal force/ˈnɔːml fɔːs/ | lực pháp tuyến |
| coefficient of friction/ˌkəʊɪˈfɪʃənt ɒv ˈfrɪkʃn/ | hệ số ma sát |
Lực cho phép bạn đi lại -- và dừng bước
- Không có ma sát, bạn sẽ không thể đi bộ, lái xe, hay thậm chí cầm bút chì.
- Nhưng cùng một lực này cũng lãng phí năng lượng và làm mòn phanh.
- Ma sát luôn chống lại sự trượt giữa hai bề mặt.
- Nó xuất hiện dưới hai dạng -- một trước khi vật trượt, một trong lúc đang trượt.
Ma sát tĩnh và ma sát động
- Ma sát tĩnh tác dụng trước khi bắt đầu trượt. Nó tự điều chỉnh để cân bằng lực đẩy của bạn, lên đến một giá trị tối đa.
- Ma sát động tác dụng trong khi các bề mặt trượt, với giá trị không đổi.
- Ma sát tĩnh cực đại thường lớn hơn một chút so với ma sát động -- đó là lý do tại sao vật khó di chuyển nhất ngay tại cú đẩy đầu tiên.
Độ lớn của nó là bao nhiêu?
- Ma sát tĩnh cực đại: $f_s \le \mu_s N$.
- Ma sát động: $f_k = \mu_k N$.
- Ở đây $N$ là lực pháp tuyến ép hai bề mặt vào nhau, và $\mu$ là hệ số ma sát.
Lực tác dụng so với ma sát
Tăng lực tác dụng và quan sát ma sát chống lại cho đến khi hộp bứt ra và tăng tốc.
Một hộp có lực pháp tuyến $N = 50\ \text{N}$ và $\mu_s = 0.6$. Ma sát tĩnh tối đa là bao nhiêu (đơn vị N)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$f_s^{max} = \mu_s N = 0.6 \times 50 = 30\ \text{N}$.
Ma sát động bằng hệ số nhân với lực ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$f_k = \mu_k N$, nơi $N$ là lực pháp tuyến.
Một hộp trượt có $N = 40\ \text{N}$ và $\mu_k = 0.25$. Tìm ma sát động (đơn vị N).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$f_k = \mu_k N = 0.25 \times 40 = 10\ \text{N}$.
Những gì nó phụ thuộc vào -- và không phụ thuộc
- Ma sát phụ thuộc vào lực pháp tuyến và hệ số $\mu$.
- Nó không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc -- một viên gạch trượt giống hệt nhau dù để nghiêng hay đặt đứng.
- Ép mạnh hơn ($N$ lớn hơn) thì ma sát tăng lên.
Trượt một viên gạch trên đầu nhỏ sẽ tạo ra nhiều ma sát hơn so với mặt phẳng rộng lớn.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Ma sát không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc -- chỉ phụ thuộc vào lực pháp tuyến và $\mu$. Cả hai hướng đều tạo ra cùng một lực ma sát.
Chọn tất cả những thứ mà lực ma sát phụ thuộc vào.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Ma sát $= \mu N$ -- nó phụ thuộc vào $\mu$ và $N$, không phải vào diện tích tiếp xúc.
Ma sát trên mặt dốc
- Trên độ dốc, lực pháp tuyến chỉ bằng $N = mg\cos\theta$ (không phải toàn bộ trọng lượng).
- Vì vậy lực ma sát khả dụng là $\mu\,mg\cos\theta$.
- So sánh nó với lực kéo dọc theo dốc $mg\sin\theta$ để xem vật có bị trượt hay không.
Bạn đẩy một thùng hàng nặng với $18\ \text{N}$ và nó không di chuyển. Ma sát tĩnh tác dụng lên nó là...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Ma sát tĩnh khớp với lực đẩy, vì vậy nó là $18\ \text{N}$ -- nó chỉ đạt đến $\mu_s N$ tại thời điểm trượt.
Một chiếc hộp $10\ \text{kg}$ nằm trên sàn với $\mu_s = 0.4$.
- Lực pháp tuyến: $N = mg = 98\ \text{N}$.
- Ma sát tĩnh cực đại: $f_s = \mu_s N = 0.4 \times 98 \approx 39\ \text{N}$.
- Đẩy với lực nhỏ hơn $39\ \text{N}$ thì nó vẫn đứng yên; đẩy mạnh hơn thì nó bứt khỏi vị trí.
Ma sát tĩnh không phải là một con số cố định -- nó bằng đúng giá trị cần thiết, lên đến $\mu_s N$. Nếu bạn đẩy một chiếc hộp nặng với $20\ \text{N}$ mà nó không di chuyển, ma sát là $20\ \text{N}$, chứ không phải $\mu_s N$. Chỉ tại khoảnh khắc trượt mới đạt giá trị tối đa.
Ma sát chống lại sự trượt. Ma sát tĩnh ($f_s \le \mu_s N$) tăng lên để cân bằng lực đẩy cho đến khi trượt; ma sát động ($f_k = \mu_k N$) là không đổi khi đã trượt. Cả hai đều phụ thuộc vào lực pháp tuyến $N$ và hệ số ma sát $\mu$ -- chưa bao giờ phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc.