Trả lời nhanh
Phát biểu sai là: “Độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc của vật”. Lực ma sát trượt có độ lớn Fms = μtN, chỉ phụ thuộc vào độ lớn áp lực N và hệ số ma sát μt (do vật liệu và tình trạng hai bề mặt quyết định), không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc cũng như tốc độ của vật khi vật trượt.
Những điều đúng về lực ma sát trượt
- Xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi một vật trượt trên bề mặt vật khác.
- Có phương song song với mặt tiếp xúc, chiều ngược chiều chuyển động tương đối của vật.
- Độ lớn tỉ lệ với độ lớn áp lực N: áp lực càng lớn, ma sát càng lớn.
- Phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của các mặt tiếp xúc (nhám, trơn, khô, ướt).
- Công thức: Fms = μt · N.
Vì sao diện tích tiếp xúc không ảnh hưởng?
Khi diện tích tiếp xúc tăng lên, áp lực nén được chia đều cho một diện tích lớn hơn, nên áp suất tại mỗi điểm nhỏ đi. Hai hiệu ứng bù trừ nhau, nên tổng lực ma sát gần như không đổi. Bởi vậy lực cản khi kéo một viên gạch đặt nằm hay đặt đứng trên cùng mặt bàn là như nhau, miễn là áp lực và bề mặt không đổi.
Ví dụ kiểm chứng bằng tính toán
Khối gỗ nặng 2 kg (lấy g = 10 m/s2) trượt trên mặt bàn nằm ngang, hệ số ma sát trượt 0,3.
- Áp lực: N = mg = 20 N.
- Lực ma sát: Fms = 0,3 · 20 = 6 N.
Dù đặt khối gỗ nằm mặt rộng hay đứng mặt hẹp, N vẫn là 20 N và μ vẫn là 0,3 nên Fms vẫn là 6 N.
Còn khi đặt thêm vật nặng 1 kg lên khối gỗ thì N = 30 N và Fms = 9 N. Lực ma sát tăng vì áp lực tăng, không phải vì diện tích thay đổi.
Phân tích từng ý thường xuất hiện trong đề
| Phát biểu | Đúng hay sai | Giải thích |
|---|---|---|
| Tỉ lệ với độ lớn của áp lực | Đúng | F = μN |
| Phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng bề mặt tiếp xúc | Đúng | Thể hiện qua hệ số ma sát μ |
| Không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc | Đúng | Nhờ bù trừ giữa diện tích và áp suất |
| Phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc | Sai | Trái với định luật thực nghiệm về ma sát trượt |
| Phụ thuộc đáng kể vào tốc độ trượt | Sai (ở mức độ chương trình) | Ở tốc độ không quá lớn, lực ma sát trượt gần như không đổi |
Mẹo làm câu trắc nghiệm
Ba “nhân tố thật” của ma sát trượt gồm: áp lực, vật liệu, tình trạng bề mặt. Gặp phương án nhắc đến diện tích tiếp xúc (kèm chữ “phụ thuộc”), thể tích, khối lượng riêng hay màu sắc của vật, thường đó là phương án sai.
Lỗi sai thường gặp
- Nghĩ rằng diện tích tiếp xúc lớn thì ma sát lớn do “bám nhiều hơn”.
- Dùng khối lượng m thay vì áp lực N. Nếu mặt phẳng nghiêng hoặc có thêm lực kéo xiên, N không bằng mg.
- Nhầm ma sát trượt với ma sát nghỉ. Ma sát nghỉ thay đổi theo ngoại lực tác dụng, đạt cực đại lớn hơn một chút so với ma sát trượt.
Mở rộng: vì sao lốp xe vẫn cần to bản?
Lốp rộng giúp phân tán áp suất lên mặt đường, giảm nóng và mòn, cải thiện độ bám khi cua và phanh trong thực tế. Đó là các yếu tố kĩ thuật khác, không mâu thuẫn với định luật ma sát trượt cơ bản ở chương trình phổ thông.
Luyện tập
- Kéo một thùng 5 kg trượt đều trên sàn có μ = 0,2, g = 10 m/s2. Tính lực kéo cần dùng.
- Lật thùng sang mặt có diện tích nhỏ hơn một nửa, lực kéo đều thay đổi thế nào?
- Muốn tăng lực ma sát lên gấp đôi mà giữ nguyên bề mặt thì phải làm gì?
Đáp án:
- N = 50 N, Fms = 0,2 · 50 = 10 N, nên lực kéo đều bằng 10 N.
- Không thay đổi, vẫn 10 N.
- Tăng áp lực lên gấp đôi, ví dụ đặt thêm vật khiến N gấp đôi.
Câu hỏi thường gặp
Lực ma sát trượt phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Phụ thuộc vào độ lớn áp lực và hệ số ma sát trượt, tức vật liệu cùng tình trạng của hai bề mặt tiếp xúc.
Vì sao nói lực ma sát trượt không phụ thuộc diện tích tiếp xúc?
Diện tích lớn hơn làm áp suất nhỏ đi tương ứng nên tổng lực ma sát gần như không đổi. Kết quả này được rút ra từ thực nghiệm.
Công thức tính lực ma sát trượt?
Fms = μt · N, trong đó N là độ lớn áp lực vuông góc lên mặt tiếp xúc và μt là hệ số ma sát trượt.
Ma sát nghỉ và ma sát trượt khác nhau thế nào?
Ma sát nghỉ giữ vật đứng yên và thay đổi theo ngoại lực; ma sát trượt xuất hiện khi vật trượt và có độ lớn xác định bởi μN.