Giải bài tập SGK Vật lý 10 nâng cao Bài 25: Thực hành: Xác định hệ số ma sát

Phân biệt các khái niệm: lực ma sát nghỉ, lực ma sát nghỉ cực đại, lực ma sát trượt. Hãy dùng các dụng cụ thí nghiệm trên để minh họa về lực ma sát nghỉ cực đại.

Phương pháp giải

Sử dụng lí thuyết về lực ma sát nghỉ và lực ma sát trượt để trả lời câu hỏi này

Hướng dẫn giải

- Ma sát nghỉ (hay còn được gọi là ma sát tĩnh) là lực xuất hiện giữa hai vật tiếp xúc mà vật này có xu hướng chuyển động so với vật còn lại nhưng vị trí tương đối của chúng chưa thay đổi. 

+ Giá trị lớn nhất của lực ma sát nghỉ, khi vật bắt đầu chuyển động, hay ma sát nghỉ cực đại, được tính bằng công thức:

+ F_msn(max) = μ.N với μ là hệ số ma sát nghỉ, không có đơn vị.

- Lực ma sát trượt là lực cản trở chuyển động của vật này so với vật khác. Lực ma sát trượt xuất hiện giữa bề mặt tiếp xúc của hai vật và phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc, độ lớn của áp lực, không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật.

Biểu thức: F_mst = μ.N

Có thể dùng thiết bị của phương án xác định hệ số ma sát nghỉ để đo hệ số ma sát trượt được không? Giải thích.

Phương pháp giải

Để xác định hệ số ma sát trượt ta cần có thêm lực kế để xác định lực đã làm vật chuyển từ trạng thái nghỉ sang trạng thái trượt

Hướng dẫn giải

- Không thể dùng thiết bị của phương án xác định hệ số ma sát nghỉ để đo hệ số ma sát trượt được

- Vì: trong thí nghiệm đơn giản xác định hệ số ma sát nghỉ ta chỉ cần tấm ván phẳng, vật là khối gỗ và thước đo có ĐCNN 1mm. Nhưng để xác định hệ số ma sát trượt ta cần phải xác định được lực kéo sao cho vật chuyển từ trạng thái nghỉ sang trạng thái trượt trên ván. Do đó ta cần thêm lực kế.

So sánh kết quả ứng với góc α₁ và α₂ ở phương án 1 và giải thích.

Phương pháp giải

Hệ số ma sát trượt chỉ phụ thuộc chủ yếu vào bản chất bề mặt tiếp xúc của vật và mặt sàn mà không phụ thuộc vào góc nghiêng α, do đó khi thực hiện bằng phương án 1 sẽ thu được kết quả gần như nhau

Hướng dẫn giải

- Kết quả đo hệ số ma sát trượt ứng với góc α₁ và α₂ ở phương án 1 là gần như nhau nếu bỏ qua sai số trong quá trình làm thực nghiệm. Tuy nhiên trường hợp góc α lớn hơn thì giá trị đo được của hệ số ma sát trượt nhỏ hơn so với giá trị đo được trong trường hợp góc nhỏ hơn nhưng sai lệch không quá lớn.

- Điều này có thể giải thích do chính bản chất của hệ số ma sát trượt chỉ phụ thuộc chủ yếu vào bản chất bề mặt tiếp xúc của vật và mặt sàn mà không phụ thuộc vào góc nghiêng α.