Phương pháp Tính lực ma sát - Hệ số ma sát môn Vật Lý 10 năm 2021

TÍNH LỰC MA SÁT - HỆ SỐ MA SÁT

- Bước 1: Phân tích lực

- Bước 2: Áp dụng định luật II Niuton để viết phương trình độ lớn của các lực

* Lực ma sát gồm ba loại thường gặp:

- Lực ma sát trượt: \({F_{m{\rm{s}}t}} = {\mu _t}.N\)

- Lực ma sát nghỉ: \({F_{m{\rm{s}}n}} = {F_t}\) ; \({F_t}\) là ngoại lực hoặc thành phần ngoại lực song song với bề mặt tiếp xúc.

\({F_{m{\rm{s}}n}}\max  = {\mu _n}.N\left( {{\mu _n} > {\mu _t}} \right)\)

- Lực ma sát lăn: \({F_{m{\rm{s}}l}} = {\mu _l}.N\)

Trong đó: \({\mu _t};{\mu _n};{\mu _l}\) lần lượt là hệ số ma sát trượt, hệ số ma sát nghỉ, hệ số ma sát lăn.

Ví dụ 1: Một ô tô khối lượng 1,5 tấn chuyển động thẳng đều trên đường. Hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là 0,08. Tính lực phát động đặt vào xe.

Hướng dẫn giải

Các lực tác dụng lên xe gồm: \(\overrightarrow P ;\overrightarrow N ;{\overrightarrow F _{m{\rm{s}}t}};{\overrightarrow F _{p{\rm{d}}}}\)

Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động, phương trình định luật II Niuton viết cho vật là:

\({\overrightarrow F _{m{\rm{s}}t}} + {\overrightarrow F _{p{\rm{d}}}} + \overrightarrow N  + \overrightarrow P  = m\overrightarrow a \) (*)

Do ô tô chuyển động thẳng đều nên gia tốc a = 0. Chiếu phương trình (*) lên chiều dương ta được:

\(\left\{ \begin{array}{l} - {F_{m{\rm{s}}t}} + {F_{p{\rm{d}}}} = 0 \Leftrightarrow {F_{p{\rm{d}}}} = {F_{m{\rm{s}}t}} = \mu N\\N = P = mg\end{array} \right.\)

\( \Rightarrow {F_{p{\rm{d}}}} = \mu P = \mu mg = 0,08.1500.9,8 = 1176N\)

Ví dụ 2: Khi đẩy một ván trượt bằng một lực F₁ = 20 N theo phương ngang thì nó chuyển động thẳng đều. Nếu chất lên ván một hòn đá nặng 20kg thì để nó trượt đều phải tác dụng lực F₂ = 60 N theo phương ngang. Tìm hệ số ma sát trượt giữa tấm ván và mặt sàn.

    A. 0,25.

    B. 0,2.

    C. 0,1.

    D. 0,15.

Hướng dẫn giải

Chọn B.

Đặt m là khối lượng tấm ván, ∆m là khối lượng hòn đá. Do cả hai trường hợp đều trượt đều (a = 0) nên ta có:

\(\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} {F_1} = \mu mg\\ {F_2} = \mu (m + \Delta m)g \end{array} \right.\\ \Rightarrow {F_2} - {F_1} = \mu \Delta mg \Rightarrow \mu = \frac{{{F_2} - {F_1}}}{{\Delta mg}} = 0,2 \end{array}\)

Ví dụ 3: Một vật khối lượng m = 1 kg được kéo chuyển động trượt theo phương nằm ngang bởi lực F→ hợp với phương ngang một góc 30°. Độ lớn F = 2 N. Sau khi bắt đầu chuyển động được 2s, vật đi được quãng đường 1,66 m. Cho g = 10 m/s². Tính hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt sàn

Hướng dẫn giải

Chọn chiều dương như hình vẽ, gốc thời gian là lúc vật bắt đầu chuyển động

Áp dụng định luật II Newton:

\(\overrightarrow{{{F}_{ms}}}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{{{F}_{1}}}+\overrightarrow{{{F}_{2}}}=m\overrightarrow{a}\)

Chiếu phương trình lên chiều dương phương ngang, ta có:

- Fms + F₂ = ma     (1)

Chiếu phương trình lên chiều dương phương thẳng đứng, ta có:

N + F₁ = P

⇒ N = mg – F.sin30°

⇒ phương trình (1) trở thành: - μ( mg - F.sin30° ) + F.cos30° = ma     (2)

Lại có:

\(\begin{align} & s={{x}_{0}}+{{v}_{0}}t+\frac{1}{2}a{{t}^{2}} \\ & \Rightarrow 1,66=\frac{1}{2}a{{2}^{2}}\Rightarrow a=0,83m/{{s}^{2}} \\ \end{align}\)

Thay vào phương trình (2):

- μ(1.10 - 2.sin30°) + 2.cos30° = 1.0,83

⇒ μ = 0,1

Bài 1: Vật 2kg chuyển động thẳng đều trên mặt phẳng ngang bằng một lực kéo có độ lớn 0,8N. Lấy g=10m/s². Tính hệ số ma sát trượt.

ĐS: µ = 0,04

Bài 2: Vật 800g trượt trên sàn nằm ngang với gia tốc 0,4 m/s², Biết hệ số ma sát trượt là 0,5 và lực kéo hợp với phương ngang góc 30^o, lấy g=10m/s² tính độ lớn của lực kéo vật.

ĐS: F = 3,87N

Bài 3: Vật 1,2kg trượt thẳng đều lên mặt phẳng nghiêng 30°. Lấy g=10m/s², tính độ lớn của lực kéo biết hệ số ma sát trượt 0,4.

ĐS: 10,15 N

Bài 4: Vật khối lượng trượt thẳng đều trên phương ngang bằng lực kéo có độ lớn 15N theo phương ngang. Nếu khối lượng của vật tăng thêm 25kg thì lực kéo phải có độ lớn 60N thì vật mới trượt thẳng đều. Lấy g=10m/s², tính hệ số ma sát trượt.

ĐS: µ=0,18

Bài 5: Vật 120g đặt nằm ngang trên một tờ giấy có hệ số ma sát trượt 0,2. Xác định độ lớn lực kéo tối thiểu theo phương ngang để có thể rút tờ giấy ra mà không làm dịch chuyển vật cho g=10m/s².

ĐS: 0,24N

Bài 6: Một vật khối lượng 2,5kg rơi thẳng đứng từ độ cao 100m không vận tốc đầu, sau 20s thì chạm đất. Tính lực cản của không khí (coi như không đổi) tác dụng lên vật lấy g = 10m/s².

ĐS: 23,75N

---(Hết)---

Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Phương pháp Tính lực ma sát - Hệ số ma sát môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tư liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.