Câu hỏi về lực ma sát và hệ số ma sát

Author
Chào các anh, hôm nay em có một câu hỏi vì chưa hiểu tường tận mong được các anh em giải đáp giúp.
Như ta đã biết, trong trường hợp ma sát khô (Dry friction) công thức tính lực ma sát sẽ là:

= Hệ số ma sát x Áp lực

Có một định luật phát biểu rằng độ lớn của lực ma sát không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc mà chỉ phụ thuộc vào độ lớn của áp lực. Vậy câu hỏi em thắc mắc là trong điều kiện thực tế, liệu diện tích tiếp xúc có ảnh hưởng đến hệ số ma sát của vật liệu không. Nếu em không nhầm thì ma sát khô sinh ra do các mấp mô tế vi trên bề mặt vật liệu. Vậy khi diện tích lớn hơn, có nhiều mấp mô hơn thì hệ số ma sát giữa hai bề mặt có tăng lên?

Tóm ý lại, câu hỏi của em là:
Lực ma sát có thực sự không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc giữa hai bề mặt không? Xin cám ơn anh em!
 
Ðề: Câu hỏi về lực ma sát và hệ số ma sát

- thứ nhất :"Vậy khi diện tích lớn hơn, có nhiều mấp mô hơn" chưa chắc
- thứ hai, theo sgk lớp 8 thì:
Kết quả thí nghiệm cho ta kết luận về độ lớn của lực ma sát phụ thuộc vào:
a) Không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật.
b) Tỉ lệ với độ lớn của áp lực.
c) Phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.Đọc ý C) có lẽ bạn sẽ hiểu vấn đềChúc vui :">
 
Author
Ðề: Câu hỏi về lực ma sát và hệ số ma sát

Cám ơn bạn, đó cũng là những gì mình đọc được trong sách... và thí nghiệm kéo gỗ hồi trước mình cũng được làm
Ý mình hỏi là trong thực tế có hoàn toàn như vậy không, nếu không ảnh hưởng trục tiếp thì có ảnh hưởng gián tiếp không. Tại sao khi bánh xe non hơi thì đi thấy nặng hơn. tại sao khi cân bằng động, người ta cho trục đĩa bị lệch tâm lăn tự do trên hai lưỡi dao mà không phải trên 2 mặt phẳng, có phải chỉ để dễ dàng căn chỉnh độ phẳng?
Mình cũng đã gặp trường hợp khi kẹp chi tiết gia công lên đồ gá bằng mối ghép ren (sử dụng ốc), khi bề mặt tiếp xúc của chi tiết và đồ gá nhỏ, chi tiết rất dễ bị xoay. Mong được mọi người cho ý kiến.
 
Ðề: Câu hỏi về lực ma sát và hệ số ma sát

Cám ơn bạn, đó cũng là những gì mình đọc được trong sách... và thí nghiệm kéo gỗ hồi trước mình cũng được làm
Ý mình hỏi là trong thực tế có hoàn toàn như vậy không, nếu không ảnh hưởng trục tiếp thì có ảnh hưởng gián tiếp không. Tại sao khi bánh xe non hơi thì đi thấy nặng hơn. tại sao khi cân bằng động, người ta cho trục đĩa bị lệch tâm lăn tự do trên hai lưỡi dao mà không phải trên 2 mặt phẳng, có phải chỉ để dễ dàng căn chỉnh độ phẳng?
Mình cũng đã gặp trường hợp khi kẹp chi tiết gia công lên đồ gá bằng mối ghép ren (sử dụng ốc), khi bề mặt tiếp xúc của chi tiết và đồ gá nhỏ, chi tiết rất dễ bị xoay. Mong được mọi người cho ý kiến.
Khi bánh xe non hơi vấn đề khác !
Đơn giản lúc này sẽ mất công hao phí làm biến dạng bề mặt tiếp xúc chính lý do này nếu xe đạp non hơi ta chi ra công khá lớn vừa thắng ma sát vừa phải mất vào việc làm biến dạng lốp xe.

Fms = F * K ở đây K là hệ số mà không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc mà chỉ phụ thuộc vào bản chất 2 vật trượt, lăn trên nhau.
Trong công thức này chả có tý nào liên quan tới diện tích cả.

Nói tới trường hợp bạn Kẹp Clamp hay Buloong thì bạn hiểu rằng trên mặt bàn của bạn dù có phẳng đến mấy vẫn có độ nhấp nhô nhất định và lực ép này chắc chắn ẽ làm biến dạng dù nhỏ hay lớn và ngoài lực ma sát chắc chắn là tốn tại Fx Fy không phải ma sát là lực do phần nhấp nhô gây ra. Như vậy Mặt càng lớn lực kẹp thực tế càng chắc chắn hơn !
Công thức Fms trên dùng trong trường hợp nhẵn lý tưởng ở đó chỉ có Fms là duy nhất.
 
Last edited:
V

vovi

Ðề: Câu hỏi về lực ma sát và hệ số ma sát

Về việc ảnh hưởng của diện tích tiếp xúc với độ lớn của ma sát. Câu trả lời là không có sự ảnh hưởng nào hết. Việc lốp xe non hơi hay được bơm căng ảnh hưởng tới việc xe đi "bon" hay "ỳ" là phụ thuộc vào lực đàn hồi, chứ không phải lực ma sát.Bình thường lốp xe không tròn vành vạnh một cách tuyệt đối, cũng như việc mặt đường không bằng phẳng. Khi bánh xe lăn trên đường đã xảy ra sự tương tác đàn hồi giữa lốp xe và mặt đường khiến xe được nâng lên và hạ xuống, do đó làm thay đổi áp lực của bánh xe lên mặt đường ; xe đi nhanh hơn nếu lốp được bơm căng.Còn về các loại ma sát thì có ba loại ma sát chính là: ma sát trượt, ma sát nghỉ và ma sát lăn.Lực ma sát không phụ thuộc diện tích tiếp xúc!!!
 

DCL

<b>Hội đồng Cố vấn</b>
Ðề: Câu hỏi về lực ma sát và hệ số ma sát

Cám ơn bạn, đó cũng là những gì mình đọc được trong sách... và thí nghiệm kéo gỗ hồi trước mình cũng được làm
Ý mình hỏi là trong thực tế có hoàn toàn như vậy không, nếu không ảnh hưởng trục tiếp thì có ảnh hưởng gián tiếp không. Tại sao khi bánh xe non hơi thì đi thấy nặng hơn. tại sao khi cân bằng động, người ta cho trục đĩa bị lệch tâm lăn tự do trên hai lưỡi dao mà không phải trên 2 mặt phẳng, có phải chỉ để dễ dàng căn chỉnh độ phẳng?
Mình cũng đã gặp trường hợp khi kẹp chi tiết gia công lên đồ gá bằng mối ghép ren (sử dụng ốc), khi bề mặt tiếp xúc của chi tiết và đồ gá nhỏ, chi tiết rất dễ bị xoay. Mong được mọi người cho ý kiến.
Những vấn đề về ma sát tưởng như đơn giản, hóa ra cũng có nhiều rắc rối ra phết!

Trước tiên, định lý về lực ma sát trong sách giáo khoa nói rằng F = k.P (với F là lực ma sát, k là hệ số ma sát của cặp vật liệu và P là áp lực tiếp xúc giữa chúng) thực ra chỉ đúng trong phạm vi hẹp và khi mà áp suất tiếp xúc (p=F/S) chưa vượt qua giới hạn bền của 1 trong 2 hoặc cả 2 vật liệu mà thôi. Tuy vậy, với trình độ phổ thông trung học thì định lý này cho các em học sinh có những khái niệm cơ bản về lực ma sát trong đa số trường hợp ta gặp trong thực tiễn.

Thực tế thì ta biết rằng khi gia tăng áp lực tiếp xúc giữa 2 vật thể thì chúng phải bị biến dạng, các mấp mô bề mặt cũng biến đổi làm thay đổi giá trị của k, dĩ nhiên là F cũng thay đổi theo và không tuyến tính với P nữa. Đây là lý do thứ nhất khiến cho công thức trên không hoàn toàn đúng.

Với giày trượt băng, ta thấy dưới đế có gắn 1 lưỡi dao khá sắc mảnh chứ không phải là to bè như bàn trượt tuyết. Lý do là khi đó, trọng lượng cơ thể dồn lên 1 diện tích rất nhỏ của lưỡi dao sẽ làm tăng áp suất p, khiến băng tan ra và lưỡi dao lướt trên mặt băng với điều kiện được bôi trơn ma sát ướt, hệ số k khi đó sẽ giảm hẳn xuống. Với tuyết thì ngược lại, diện tích bàn trượt lớn sẽ giúp ta không bị lún sâu trong tuyết và nhờ vậy mới trượt được trong điều kiện ma sát khô. Như vậy, nói rằng diện tích không ảnh hưởng đến lực ma sát là không hoàn toàn đúng. Ta cũng có thể thấy vai trò của diện tích ảnh hưởng thế nào đối với lực ma sát qua việc cắt bánh chưng: dùng sợi lạt tước nhỏ cắt sẽ nhẹ nhàng hơn dùng lưỡi dao to bản cắt rất nhiều.

Vấn đề lốp xe non chạy nặng hơn khi bơm căng lại liên quan đến vài hiện tượng khác nữa. Lốp và săm có cấu tạo như 1 kết cấu giữ khí với áp suất cao. Khi tiếp xúc với mặt đường thì lốp và săm tại khu vực đó bị lún so với những vị trí khác vẫn tròn đều, nếu lốp càng non hơi thì hiện tượng lún càng rõ rệt. Khi đi qua điểm tiếp xúc với mặt đường thì do áp suất khí nén và nhờ tính đàn hồi của lốp và săm mà tiết diện tại đó sẽ tròn trở lại. Thế nhưng dù được làm bằng vật liệu đàn hồi cao thì thực ra, lốp và săm không phải là những vật tuyệt đối đàn hồi, nghĩa là khi ta nén thì nó không bị biến dạng ngay và khi ta thôi nén thì nó cũng không phục hồi hình dạng ban đầu ngay, chúng có độ trễ đàn hồi và tạo ra cái mà các nhà chuyên môn gọi là trở kháng lăn. Chính độ trễ đàn hồi (hay trở kháng lăn) này đã tiêu hao năng lượng, làm cho xe bớt bon và lốp bị nóng lên. Vì thế mà nếu lốp non thì nó càng bị biến dạng nhiều và càng trễ nhiều, như thế, nó càng tiêu hao năng lượng nhiều và làm cho xe bị cản trở chuyển động nhiều hơn. Thêm vào đó, do mặt chạy của lốp thì cong theo cả 2 hướng, trong khi mặt đường nói chung là phẳng thì khi tiếp xúc với mặt đường, từng điểm trên mặt chạy của lốp sẽ có những xu hướng tốc độ khác nhau, độ lún càng lớn thì sự khác biệt càng lớn. Điều này làm cho khi đang chạy, các điểm trên mặt chạy có hiện tượng co kéo nội tại, làm tăng ma sát lăn trên đường và gây mòn lốp một cách vô ích. Do những vấn đề này, đã và đang có nhiều đề tài nghiên cứu về vật liệu, kết cấu lốp và hình dạng gai lốp sao cho chúng có trở kháng lăn nhỏ nhất nhưng lại bám đường tốt nhất, ít mòn nhất trong cùng điều kiện áp suất bơm, tốc độ chạy và tải trọng.

Cuối cùng là câu hỏi về thiết bị cân bằng tĩnh: Nếu ta đơn giản là chỉ để trục tự lăn trên 2 đường lăn phẳng thì trước tiên là ta khá khó tạo ra 2 đường lăn thật thẳng, độ bóng cao, nằm ngang và thực sự đồng phẳng. Thêm vào đó, cho dù có làm được như vậy thì ma sát lăn cũng vẫn khá lớn, ví dụ = 0.1% trong lượng. Bây giờ, nếu ta chế tạo máy như cậu đã thấy, các trục sẽ lăn trên các đĩa, mà các đĩa này có lắp bi với đường kính vòng bi = 10% đường kính đĩa thì rõ ràng là theo quy tắc đòn bẩy, trở lực lúc này chỉ còn 0.01% trọng lượng của vật mà thôi.
 
S

sirviethoai

Ðề: Câu hỏi về lực ma sát và hệ số ma sát

Không biết mình hiểu câu :"khi bề mặt tiếp xúc của chi tiết và đồ gá nhỏ, chi tiết rất dễ bị xoay" với nghĩa là bạn dùng con ốc nhỏ thì siết không chặt, dùng con ốc càng lớn thì siết càng chặt có phải ko? Nếu đúng như nghĩa mình hiểu thì sơ đồ cân bằng lực ở ví dụ đó sẽ là : Mô men lực cắt sinh ra = Tổng mô men sinh ra bởi lực ma sát , tức là bán kính ma sát càng lớn thì lực giữ càng lớn hay là ốc càng lớn thì giữ càng chặt và chẳng liên quan gì đến diện tích cả. một ví dụ nữa là khi bạn tháo cái bố thắng Palang ra thì sẽ thấy ,thiết kế của bố thắng chỉ dùng một đường vành khăn nằm ngoài rìa của bố làm bề mặt hãm chứ không dùng hết cả diện tích bố.
 
Top