Giải bài tập SGK Vật lý 10 Bài 13 : Lực ma sát

Nêu những đặc điểm của lực ma sát trượt.

Phương pháp giải

- Ma sát trượt xuất hiện khi vật này chuyển động trượt trên vật khác

- Công thức: F_mst = μ_t.N 

Hướng dẫn giải

- Lực trượt ma sát: xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật này chuyển động trượt trên vật khác, có hướng ngược hướng của vận tốc, có độ lớn không phụ thuộc vào diện tích mặt tiếp xúc và tốc độ của vật, tỉ lệ với độ lớn của áp lực, phụ thuộc vật liệu và tình trạng hai mặt tiếp xúc.

- Công thức : F_mst = μ_t.N 

- Trong đó:

+ N: áp lực

+ μ_t: hệ số ma sát trượt

Hệ số ma sát trượt là gì? Nó phụ thuộc vào những yếu tố nào? Viết công thức của lực ma sát trượt.

Phương pháp giải

- Hệ số ma sát trượt:  μ_t

- Công thức: F_mst = μ_tN

Hướng dẫn giải

- Hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của lực ma sát trượt và độ lớn của áp lực gọi là hệ số ma sát trượt.

- Hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc và được dùng để tính lực ma sát trượt.

- Công thức của lực ma sát trượt: F_mst = μ_tN

- Trong đó:

+ μ_t là hệ số ma sát

+ N là áp lực

Nêu những đặc điểm của lực ma sát nghỉ.

Phương pháp giải

- Ma sát nghỉ xuất hiện để giữ cho vật đứng yên trên bề mặt

- Công thức: F_msmax = μ_n .N

Hướng dẫn giải

- Đặc điểm của lực ma sát nghỉ là:

+ Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của một vật với bề mặt để giữ cho vật đứng yên trên bề mặt đó khi vật bị một lực tác dụng song song với bề mặt tiếp xúc

+ Có độ lớn cực đại. Lực ma sát nghỉ cực đại lớn hơn lực ma sát trượt

- Công thức: F_msmax = μ_n .N

- Trong đó:

+ μ_n là hệ số ma sát nghỉ

+ N là áp lực lên mặt tiếp xúc.

Trong các cách viết công thức của lực ma sát trượt dưới đây, cách viết nào đúng ?

\(\begin{array}{l} A.\,\overrightarrow {{F_{mst}}} = {\mu _t}.N\\ B.\,\,\,{F_{mst}} = {\mu _t}.\overrightarrow N \\ C.\,\,\,\overrightarrow {{F_{mst}}} = {\mu _t}.\overrightarrow N \\ D.\,\,\,{F_{mst}} = {\mu _t}.N \end{array}\)

Phương pháp giải

Công thức của lực ma sát trượt: F_mst = μ_tN

Hướng dẫn giải

- Công thức của ma sát trượt bằng tích hệ số ma sát trượt và độ lớn áp lực 

- Chọn đáp án D.

Quyển sách nằm yên trên mặt bàn nằm ngang có chịu lực ma sát nghỉ hay không?

Phương pháp giải

- Ma sát nghỉ xuất hiện để giữ cho vật đứng yên trên bề mặt

- Quyển sách có trọng lực cân bằng với phản lực của mặt bàn

Hướng dẫn giải

- Quyển sách nằm yên trên mặt bàn không chịu lực ma sát nghỉ

- Trường hợp này trọng lực cân bằng với phản lực của mặt bàn.

Điều gì xảy ra đối với hệ số ma sát giữa hai mặt tiếp xúc nếu lực ép hai mặt đó tăng lên?

A. Tăng lên ;

B. Giảm đi;

C. Không thay đổi;

D. Không biết được.

Phương pháp giải

Hệ số ma sát giữa hai mặt tiếp xúc không thay đổi nếu lực ép hai mặt đó tăng lên

Hướng dẫn giải

- Khi lực ép (áp lực) lên mặt tiếp xúc tăng thì lực ma sát tăng

- Hệ số ma sát chỉ phụ thuộc vào tính chất của mặt tiếp xúc (vật liệu, tình trạng mặt tiếp xúc)

- Chọn đáp án C.

Một vận động viên môn hốc cây (môn khúc quân cầu) dùng gậy gạt quả bóng để truyền cho nó một tốc độ đầu 10 m/s. Hệ số ma sát trượt giữa quả bóng và mặt băng là 0,10. Lấy g = 9,8 m/s². Hỏi quả bóng đi được một đoạn đường bao nhiêu thì dừng lại?

A. 39 m        B. 45 m

C. 51 m        D. 57 m.

Phương pháp giải

- Áp dụng định luật II Niu-ton:

\(\overrightarrow P + \overrightarrow N + \overrightarrow {{F_{ms}}} = m\overrightarrow a \)

chiếu lên phương chuyển động để tìm gia tốc a

- Áp dụng công thức: s = -v/2a để tính quãng đường quả bóng lăn

Hướng dẫn giải

- Chọn chiều chuyển động của quả bóng là chiều dương

- Trong quá trình chuyển động, bóng chịu tác dụng của 3 lực: Trọng lực P, phản lực N và lực ma sát F_ms

- Áp dụng định luật II Newton ta có:

\(\overrightarrow P + \overrightarrow N + \overrightarrow {{F_{ms}}} = m\overrightarrow a \)

- Chiếu lên phương chuyển động ta có:

F_ms = ma

⇒ -μ.m.g = m.a

⇒ a = -μg = -0,1. 9,8 = -0,98 (m/s)

- Quãng đường quả bóng lăn là:

\(S = \frac{{ - v}}{{2a}} = \frac{{ - 100}}{{2.( - 0,98)}} \approx 51m\)

- Chọn đáp án C.

Một tủ lạnh có trọng lượng 890 N chuyển động thẳng đều trên sàn nhà. Hệ số ma sát trượt giữa tủ lạnh và sàn nhà là 0,51. Hỏi lực đẩy tủ lạnh theo phương ngang bằng bao nhiêu? Với lực đẩy tìm được có thể làm cho tủ lạnh chuyển động từ trạng thái nghỉ được không ?

Phương pháp giải

Áp dụng định luật II Newton:

\(\overrightarrow P + \overrightarrow N + \overrightarrow {{F_{ms}}} + \overrightarrow {{F_d}} = m\overrightarrow a = 0\)

⇒ chiếu lên phương chuyển động để tìm F_d = F_ms

Hướng dẫn giải

- Chọn chiều dương là chiều chuyển động

- Trong quá trình chuyển động, tủ lạnh chịu tác dụng của 4 lực: Trọng lực P, phản lực N, lực ma sát F_ms, lực đẩy F_d

- Áp dụng định luật II Newton, ta có:

\(\overrightarrow P + \overrightarrow N + \overrightarrow {{F_{ms}}} + \overrightarrow {{F_d}} = m\overrightarrow a = 0\)

(chuyển động đều nên a = 0)

- Chiếu lên phương chuyển động ta có:

 F_ms + F_d = 0

⇔ F_d = F_ms = μN = 0,51. 890 = 453,9N

- Vì trọng lực, phản lực cân bằng nhau theo phương thẳng đứng nên:

N = P = 890 (N)

- Với giá trị của lực đẩy này, ta không thể làm tủ lạnh chuyển động được từ trạng thái nghỉ vì hợp lực tác dụng lên vật bị triệt tiêu (bằng 0) vật đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên.