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

HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI SGK TRANG 78, 79 
1. Nêu những đặc điểm của lực ma sát trượt.
Trả lời:
Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật đang trượt trên một bề mặt.
- Có hướng ngược với hướng của vận tốc,
- Có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của áp lực (lực pháp tuyến).

2. Hệ số ma sát trượt là gì? Nó phụ thuộc vào yếu tố nào? Viết công thức của lực ma sát trượt.
Trả lời:
Hệ Số ma sát trượt µ_t là đại lượng phụ thuộc vào bản chất của hai mặt tiếp xúc và được đùng để tính lực ma sát trượt.
Công thức: F_mst = µ_t N

3. Nêu những đặc điểm của lực ma sát nghĩ.
Trả lời
- Có hướng ngược với hướng của lực tác dụng soong song với mặt tiếp xúc.
- Có độ lớn bằng độ lớn của lực tác dụng,
- Có độ lớn cực đại lớn hơn độ lớn của lực ma sát trượt.

4. Trong các cách viết công thức của lực ma sát trượt dưới đây, cách viết nào đúng?
A. _mst = µ_t N
B. F_mst = µ_t
C. _mst µ_t
D. F_mst = µ_t N
Đáp án: D

5. Quyển sách nằm yên trên mặt bàn nằm ngang có chịu lực ma sát nghỉ hay không?
Trả lời
Không. Vì lực ma sát nghĩ chỉ xuất hiện khi có lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc.

6. Điều gì xảy ra đối với hệ số ma sát giữa hai mặt tiếp xúc nếu lực pháp tuyến ép hai mặt đó tăng lên?
A. Tăng lên
B. Giảm đi
C. Không thay đổi
D. Không biết được
Đáp án: D

7. Một vận động viên môn hốc cây (môn khúc côn cầu) dùng cây gạt quả bóng để truyền cho nó một tốc độ đầu 10 m/s. Hệ số ma sát trượt giữa quả bóng và mặt sàn bằng 0,1. Hỏi quả bóng đi được một quãng đường bằng bao nhiêu thì dừng lại?
A. 39 m
B. 45 m
C. 51 m
D. 57 m
v_o = 10 m/s; v = 0; µ_t = 0,1; g = 9,8 m/s² ; s = ?
Hướng dẫn giải:
Ta có:
Lực làm cho quả bóng chuyển động chậm đần đều và dừng lại sau khi bị cây côn đánh vào là lực ma sát. Do đó:
F_ms = ma = µ_tp = µ_tmg => a = µ_tg
Mặt khác: v₂ - v₀² = 2as
Vậy quãng đường quả bóng chuyển động được là: s =  = 51 m
Đáp án: C

8. Một tủ lạnh có trọng lượng bằng 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 nghỉ được không?
Giải:
Vì sàn nhà nằm ngang nên N = P
=> N = 890 N
Vì tủ lạnh chuyển động thẳng đều nên:
F_mst = F
=>F = k.N = 0,51.890 = 454 N
Vì lực cần tác đụng để làm cho tủ lạnh chuyển động từ trạng thái nghỉ lớn hơn lực giữ cho tủ lạnh chuyển động thẳng đều nên nó sẽ không chuyển động.
Đáp số: F = 454N

B/ HƯỚNG DẪN GIẢI CÁC BÀI TẬP CƠ BẢN
1. Độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào những yếu tố nào trong các yếu tố sau đây?
• Diện tích tiếp xúc của khúc gỗ với mặt bàn.
• Tốc độ của khúc gỗ.
• Áp lực lên mặt tiếp xúc (lực pháp tuyến).
• Bản chất và các điều kiện bề mặt (độ nhám, độ sạch, độ khô...) của các bề mặt tiếp xúc.
- Em hãy thử nêu các phương án thí nghiệm kiểm chứng, trong đó chỉ thay đổi một yếu tố còn các yếu tố khác thì giữ nguyên.
Trả lời:
• Độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào những yếu tố như áp lực lên mặt tiếp xúc (lực pháp tuyến), bản chất của mặt tiếp xúc. Ta hãy xét thí nghiệm như trong sách giáo khoa.
• Dùng một khối gỗ khác có khối lượng bằng khối gỗ trên, có bề mặt nhẵn như khối gỗ trên nhưng diện tích tiếp xúc có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn. Ta thực hiện kéo khối gỗ này vài lần với một vận tốc bằng vận tốc cũ. Ghi lại và tính giá trị trung bình của các lần đo để so sánh với lực ma sát của khối gỗ cũ. Ta sẽ thấy hai giá trị này gần bằng nhau, chứng tỏ lực ma sát không phụ thuộc vào điệntích tiếp xúc.
• Vẫn dùng khôi gỗ cũ nhưng kéo vật với những vận tốc khác nhau và so sánh lực ma sát với lực ma sát cũ. Ta sẽ thấy chúng có kết quả gần bằng nhau. Chứng tỏ lực ma sát trượt không phụ thuộc vào vận tốc của vật.
• Dùng một khối gỗ khác có khối lượng lớn hơn khối lượng của khúc gỗ trên, kéo vật với cùng một vận tốc như cũ và so sánh lực kê trong hai trường hợp. Ta sẽ thấy vật nào nặng hơn (áp lực lên mặt tiếp xúc lớn hơn) sẽ có lực ma sát lớn hơn. Chứng tỏ lực ma sát phụ thuộc vào áp lực lên mặt tiếp xúc.
• Dùng một khối gỗ khác có khối lượng bằng khối lượng của khúc gỗ trên nhưng có bề mặt xấu xí hơn. Sau khi dùng lực kế và kéo vật với một vận tốc như cũ thì thấy lực kéo lớn hơn lực kéo trong trường hợp khúc gỗ cũ. Do đó ta nhận thấy bề mặt càng xù xì thì lực,ma sát trượt càng lớn. Hay lực ma sát phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc giữa hai vật.

2. Búng cho hòn bi lăn trên mặt sàn nằm ngang.
a) Tại sao hòn bi lăn chậm dần?
b) Tại sao hòn bi lăn được một đoạn đường khá xa mới dừng lại.
Trả lời:
a. Hòn bi lăn chậm dần vi giữa hòn bi và mặt sàn xuất hiện lực ma sát lăn, lực này cản trở chuyển động do đó hòn bi chuyển động chậm dần.
b. Sở dĩ hòn bi lăn được một đoạn đường khá xa mới dừng lại là vì do quán tính của hòn bi làm cho nó tiếp tục chuyển động, Nhưng đồng thời lực ma sát ngược chiều với chuyển động nên cản trở chuyên động đó. Kết quả bi lăn chậm dần rồi từ từ dừng lại.

3. Một vật có khối lượng m = 2,5 kg được kéo không vận tốc đầu từ A dọc trên một mặt bàn nằm ngang dài AB = 4 m như hình 13.1 bằng một lực kéo song song với mặt bàn và có độ lớn F = 6 N. Hệ số ma sát giữa mặt bàn và vật là = 0,2. Cho g = 10 m/s². Tính vận tốc của vật khi tới B.


4. Một chiếc xe máy kéo một khúc gỗ có khối lượng là 150 kg trượt trên mặt đường nằm ngang có hệ số ma sát trượt là µ_t. Khi xe máy kéo khúc gỗ với lực kéo F_k = 300  N thì khúc gỗ trượt đều. Biết dây kéo hợp với phương ngang một góc 30°.

Tính µ_t?
Giải:
Các lực tác dụng vào vật được minh họa như hình 13.2.
Khi vật trượt đều thì: _ms +  +   +    =
Chiếu các lực trên lên trục toạ độ song song với mặt đường và chiều dương là chiều chuyển động ta có:
F_ms + F_k cosα = 0 => F_ms = F_k cosα
<=> µ_tmg = F_kcosα ó  = µ_t =  = 0,3
Đáp số:  µ_t = 0,3

5. Một vật trượt đều từ đỉnh của một mặt phẳng nghiêng góc α so với mặt phẳng  nằm ngang xuống đến chân của mặt phẳng nghiêng. Biết hệ số ma sát trên mặt phẳng nghiêng là µ_t = 0,5. Tính α.
Hướng dẫn giải: