Cho một vật có khối lượng 10 kg đặt trên mặt sàn nằm ngang. Một người tác dụng một lực 30 N kéo vật theo phương ngang, hệ số ma sát trượt giữa vật và sàn có giá trị 0,2. Lấy giá trị của gia tốc trọng trường là 9,8 m/s2. Tính gia tốc của vật.
Vận dụng kiến thức về định luật II Newton.
Tóm tắt:
m = 10 kg
Fk = 30 N
\(\mu = 0,2\)
g = 9,8
a =?
Lời giải:
Chọn hệ quy chiếu Oxy sao cho chiều dương (+) Ox là chiều chuyển động, Oy vuông góc với Ox.
Áp dụng định luật II Newton: \(\overrightarrow {{F_k}} + \overrightarrow {{F_{ms}}} + \overrightarrow N + \overrightarrow P = m.\overrightarrow a \)
Chiếu lên trục Oy: N – P = 0 => N = P = 98 N
\({F_{ms}} = \mu .N = 0,2.98 = 19,6\,N.\)
Chiếu lên trục Ox: Fk – Fms = m.a.
Từ đây, ta có: a = 1,04 m/s2.
Các bài tập cùng chuyên đề
1. Điều nào sau dây không đúng khi nói về lực ma sát nghỉ?
A. Lực ma sát nghỉ luôn xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc giữa hai vật.
B. Lực ma sát nghỉ giữ cho các điểm tiếp xúc của vật không trượt trên bề mặt.
C. Một vật có thể đứng yên trên bề mặt phẳng nghiêng mà không cần đến lực ma sát nghỉ.
D. Một vật có thể đứng yên trên mặt phẳng ngang mà không cần đến lực ma sát nghỉ.
2. Các tình huống sau đây liên quan đến loại lực ma sát nào?
a) Xoa hai bàn tay vào nhau.
b) Đặt vali lên một băng chuyền đang chuyển động ở sân bay.
Quan sát hình 18.2 và thảo luận các tình huống sau:
Đặt trên bàn một vật nặng có dạng hình hộp
- Lúc đầu ta đẩy vật bằng một lực nhỏ, vật không chuyển động (Hình 18.2a). Lực nào đã ngăn không cho vật chuyển động?
- Tăng lực đẩy đến khi lớn hơn một giá trị F0 nào đó (Hình 18.2b) thì vật bắt đầu trượt. Điều đó chứng tỏ gì?
- Khi vật đã trượt, ta chỉ cần đẩy vật bằng một lực nhỏ hơn giá trị F0 vẫn duy trì được chuyển động trượt của vật (Hình 18.2c). Điều đó chứng tỏ gì?
Thí nghiệm 1: Kiểm chứng độ lớn của lực ma sát phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc, nhưng không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc.
Chuẩn bị: Lực kế (có GHĐ 1,0 N, ĐCNN 0,01 N), khối gỗ hình hộp chữ nhật, các bề mặt: gỗ, giấy.
Tiến hành:
1. Đặt mặt có diện tích lớn của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc.
- Gắn lực kế vào giá thí nghiệm để cố định lực kế theo phương nằm ngang.
- Móc khối gỗ vào lực kế, lần lượt kéo các mặt tiếp xúc (mặt gỗ, mặt tờ giấy ) theo phương nằm ngang để chúng trượt đều dưới khối gỗ (Hình 18.4).
- Ghi số chỉ của lực kế vào Bảng 18.1. Lấy giá trị trung bình của các số chỉ lực kế làm độ lớn của lực ma sát trượt.
2. Đặt mặt có diện tích nhỏ của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc và lặp lại thí nghiệm như trên
Đặt mặt có diện tích nhỏ của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc và lặp lại thí nghiệm như trên
Thảo luận và phân tích:
a) Nêu các lực tác dụng lên khối gỗ khi mặt tiếp xúc bên dưới kéo trượt đều. Tại sao khi đó số chỉ của lực kế bằng độ lớn của lực ma sát trượt?
b) Sắp xếp thứ tự theo mức tăng dần lực ma sát trên mỗi bề mặt.
c) Điều gì xảy ra đối với độ lớn của lực ma sát trượt khi diện tích tiếp xúc thay đổi, khi vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc thay đổi?
Thí nghiệm 2: Mối liên hệ giữa độ lớn lực ma sát trượt với độ lớn của áp lực lên bề mặt tiếp xúc.
Chuẩn bị: Lực kế (có GHĐ 1,0 N, ĐCNN 0,01 N), ba khối gỗ hình hộp chữ nhật giống nhau, mặt tiếp xúc: gỗ.
Tiến hành:
- Đo trọng lượng của khối gỗ bằng lực kế. Ghi vào bảng 18.2 (Áp lực của khối gỗ lên mặt tiếp xúc nằm ngang có độ lớn bằng trọng lượng của khối gỗ).
- Gắn lực kế vào giá thí nghiệm để cố định lực kế theo phương nằm ngang.
- Móc khối gỗ vào lực kế, kéo mặt tiếp xúc (mặt gỗ) theo phương nằm ngang để nó trượt đều dưới khối gỗ. Ghi lại số chỉ của lực kế trong 3 lần thí nghiệm vào Bảng 18.2. Lấy giá trị trung bình các kết quả đo.
- Lần lượt đặt thêm 1, 2 khối gỗ đầu tiên và lặp lại bước 3.
Thảo luận và phân tích:
a) Điều gì sẽ xảy ra đối với độ lớn của lực ma sát trượt khi tăng áp lực lên bề mặt tiếp xúc?
b) Vẽ đồ thị cho thấy sự thay đổi độ lớn của lực ma sát trượt khi tăng dần độ lớn của áp lực.
c) Nêu kết luận về những đặc điểm của lực ma sát trượt
1. Các lực tác dụng lên xe chở hàng được vẽ tại trọng tâm của xe (HÌnh 18.5):
a) Các lực này có tên là gì?
b) Hãy chỉ ra các cặp lực cân bằng nhau.
2. Để đẩy chiếc tủ, cần tác dụng một lực theo phương nằm ngang có giá trị tối thiểu 300 N để thắng lực ma sát nghỉ. Nếu người kéo tủ với lực 35 N và người kia đẩy tủ với lực 260 N, có thể làm dịch chuyển tủ được không? Biểu diễn các lực tác dụng lên tủ.
Nêu vai trò của lực ma sát trong các tình huống sau:
a) Người di chuyển trên đường.
b) Vận động viên thể dục dụng cụ xoa phấn vào lòng bàn tay trước khi nâng tạ.
1. Thảo luận để làm sáng tỏ những vấn đề sau đây:
- Trong thực tế, có một số trường hợp lực ma sát có tác dụng cản trở chuyển động, nhưng cũng có trường hợp lực ma sát thúc đẩy chuyển động
- Vai trò của lực ma sát trong lĩnh vực thể thao
2. Nêu một số cách làm giảm ma sát trong kĩ thuật và trong đời sống.
Ma sát có lợi hay có hại tùy thuộc vào tình huống và quan điểm. Theo bạn, lực ma sát có lợi hay gây hại trong các trường hợp sau đây:
- Trục bánh xe chuyển động
- Viết bảng
- Ô tô phanh gấp
Nêu biện pháp làm tăng hoặc làm giảm ma sát trong mỗi trường hợp trên.
Một thùng hàng nặng 54,0 kg đặt trên mặt sàn nằm ngang và phải cần lực đẩy ít nhất bằng 108 N để làm thùng hàng bắt đầu chuyển động.
a) Tính độ lớn lực ép giữa sàn và thùng hàng.
b) Tìm lực ma sát nghỉ cực đại tác dụng lên thùng hàng
Nêu điểm giống và khác nhau của ba loại lực ma sát: ma sát trượt, ma sát lăn và ma sát nghỉ.
Dựa vào các Hình 11.5, 11.6, hãy vẽ hình biểu diễn lực ma sát tác dụng lên các vật.
Giải thích ý nghĩa của chuyển động tương đối của hai bề mặt tiếp xúc khi nói về chiều của lực ma sát.
Dựa vào kinh nghiệm cuộc sống của em, hãy phân tích lợi ích và tác hại của lực ma sát.
Quan sát Hình 11.9 và giải thích cơ chế vật lí giúp con người có thể bước đi.
Dựa vào kiến thức đã học, hãy cho biết các trường hợp trong Hình 11.10 là ứng dụng đặc điểm gì của lực ma sát và nêu cụ thể loại lực ma sát được đề cập.
Tác dụng lực đẩy theo phương ngang rất khó để làm khối nặng di chuyển trượt trên mặt sàn. Thay vì vậy, ta thường đặt vật tựa trên các con lăn như Hình 11P.3 và đẩy với cùng lực đó thì vật chuyển động dễ dàng. Giải thích tại sao.
Chỉ ra phát biểu sai. Độ lớn của lực ma sát trượt
A. phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc của vật.
B. không phụ thuộc vào tốc độ của vật
C. tỉ lệ với độ lớn của áp lực.
D. phụ thuộc vào vật liệu và tính chất của hai mặt tiếp xúc.
Hệ số ma sát trượt
A. không phụ thuộc vào vật liệu và tính chất của hai mặt tiếp xúc.
B. luôn bằng với hệ số ma sát nghỉ.
C. không có đơn vị.
D. có giá trị lớn nhất bằng 1.
Một xe có khối lượng m = 5 tấn đang đứng yên trên mặt phẳng nghiêng 300 so với phương ngang. Độ lớn của lực ma sát tác dụng lên xe
A. lớn hơn trọng lượng của xe.
B. bằng trọng lượng của xe.
C. bằng độ lớn của thành phần trọng lực vuông góc với mặt phẳng nghiêng.
D. bằng độ lớn của thành phần trọng lực song song với mặt phẳng nghiêng.
Một vật đang nằm yên trên một mặt phẳng ngang thì có chịu tác dụng của lực ma sát nghỉ hay không? Giải thích.
Một người đi xe đạp trên đường nằm ngang với vận tốc không đổi. Giải thích tại sao người đó có thể đi với vận tốc không đổi.
Đặt một vật nằm yên trên tấm ván ban đầu nằm ngang có một đầu gắn vào bản lề quay được. Nâng chậm đầu còn lại của tấm ván lên cao, ta thấy lúc đầu vật vẫn nằm yên trên mặt phẳng nghiêng và khi nâng tấm ván tới một góc nghiêng \({\alpha _0}\) nào đó thì vật bắt đầu trượt. Lặp lại thí nghiệm nhiều lần, ta vẫn thu được kết quả trên. Hãy giải thích hiện tượng xảy ra.
Một vật đang trượt trên một mặt phẳng, khi tốc độ của vật giảm thì hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng
A. giảm xuống.
B. không đổi.
C. tăng tỉ lệ với tốc độ của vật.
D.tăng tỉ lệ với bình phương tốc độ của vật.
Khi lực ép giữa hai mặt tiếp xúc tăng lên thì hệ số ma sát giữa hai mặt tiếp xúc
A. giảm đi.
B. tăng lên.
C. không thay đổi.
D. không xác định được.
Một vật có khối lượng m trượt trên mặt phẳng ngang. Biết hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng là μ, gia tốc trọng trường g. Biểu thức xác định lực ma sát trượt là
A. Fmst = μmg. B. Fmst = μg.
C. Fmst = μm. D. Fmst = mg.
Một vận động viên môn hốc cây (khúc quân cầu) dùng gậy gạt quả bóng để truyền cho nó một tốc độ ban đầu 10 m/s. Hệ số ma sát giữa bóng và mặt băng là 0,10. Lấy g = 9,8 m/s2. Quãng đường quả bóng đi được cho đến khi dừng lại là
A. 39 m. B. 45 m.
C. 57 m. D. 51 m.
Một xe tải có khối lượng 3 tấn đang chuyển động trên đường nằm ngang, hệ số ma sát của xe tải với mặt đường là 0,1. Lấy g = 10 m/s2 Độ lớn lực ma sát là
A. 3 000 N. B. 30 000 N. C. 300 N. D. 30 N.
Một toa tàu có khối lượng 60 tấn chuyển động thẳng đều dưới tác dụng của lực kéo của đầu tàu theo phương nằm ngang F = 4,5.104. Lấy g = 10 m/s. Hệ số ma sát giữa tàu và đường ray là
A. 0,075. B.0,06. C. 0,15. D. 0,015
Một cái hòm khối lượng m = 15 kg đặt trên sàn nhà. Người ta kéo hòm bằng một lực \(\overrightarrow F \) hướng chếch lên trên và hợp với phương nằm ngang một góc α = 20o như Hình 18.1. Hòm chuyên động đều trên sàn nhà. Tính độ lớn của lực \(\overrightarrow F \). Biết hệ số ma sát trượt giữa hòm và sàn nhà là 0,3. Lấy g = 9,8 m/s2.
Một ô tô có khối lượng 1,5 tấn chuyển động trên đường nằm ngang. Hệ số ma sát của xe với mặt đường là 0,01. Biết lực kéo gây ra bởi động cơ song song với mặt đường. Lấy g = 10 m/s2. Xác định độ lớn của lực kéo để ô tô chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 0,25 m/s2.
Một mẩu gỗ có khối lượng m đặt trên mặt sàn nằm ngang. Người ta truyền cho nó một vận tốc tức thời 5 m/s. Tính thời gian để mầu gỗ dừng lại và quãng đường nó đi được tới lúc đó. Biết hệ số ma sát giữa mẩu gỗ và sàn nhà là 0,2 và lấy g= 10 m/s2. Các đáp số tìm được có phụ thuộc vào khối lượng m không?
