Khái quát chung về ma sát

Ma sát nghỉ

Ma sát nghỉ (hay còn được gọi là ma sát tĩnh) là lực xuất hiện giữa hai vật khi chúng không chuyển động so với vật còn lại nhưng có xu hướng chuyển động. Ví dụ như, lực ma sát nghỉ ngăn cản một vật trượt trên bề mặt nghiêng. Hệ số của ma sát nghỉ, thường được kí hiệu là μt, thường lớn hơn so với hệ số của ma sát động. Lực ban đầu làm cho vật chuyển động thường bị cản trở bởi ma sát nghỉ.

Một ví dụ quan trọng khác về lực ma sát nghỉ là: lực ma sát nghỉ ngăn cản khiến cho bánh xe khi mới khởi động lăn không được nhanh như khi nó đang chạy. Mặc dù vậy khi bánh xe đang chuyển động, bánh xe vẫn chịu tác dụng của lực ma sát động. Cho nên lực ma sát nghỉ lớn hơn lực ma sát động.

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

với:

kt size 12{k rSub { size 8{t} } } {} là hệ số ma sát tĩnh.

F0 size 12{F rSub { size 8{0} } } {} là lực mà vật tác dụng lên mặt phẳng

Ma sát động

Ma sát động xuất hiện khi một vật chuyển động so với vật còn lại và có sự cọ xát giữa chúng. Hệ số của ma sát động thường nhỏ hơn hệ số ma sát nghỉ. Mỗi loại ma sát động lại có một kí hiệu khác nhau:

Các loại ma sát động:

* Ma sát trượt xuất hiện khi hai vật thể trượt trên nhau, ví dụ như đẩy một quyển sách trên mặt bàn.

* Ma sát nhớt là sự tương tác giữa một vật thể rắn và một chất lỏng hoặc một chất khí, ví dụ như một vật thể di chuyển qua môi trường lỏng hoặc khí. Lực ma sát của không khí tác dụng lên máy bay hay của nước tác dụng lên người thợ lặn đều là các ví dụ về lực ma sát nhớt. Loại lực ma sát này không chỉ xuất hiện do sự cọ xát - trường hợp này tạo ra lực ma sát có phương trùng với tiếp tuyến của bề mặt tiếp xúc giống như lực ma sát trượt, mà nó còn xuất hiện khi có lực vuông góc với bề mặt tiếp xúc. Lực này góp một phần đáng kể (là một phần quan trọng khi vận tốc của vật thể đủ lớn) tạo nên ma sát nhớt. Chú ý rằng trong một số trường hợp, lực này sẽ nâng vật thể lên cao.

* Ma sát lăn là lực ngăn cản lại sự lăn của một bánh xe hay các vật có dạng hình tròn trên mặt phẳng bởi sự biến dạng của vật thể và/ hoặc của bề mặt. Lực ma sát lăn nhỏ hơn các lực ma sát động khác[3]. Hệ số ma sát lăn thường có giá trị là 0,001[4]. Ví dụ điển hình nhất của lực ma sát lăn là sự di chuyển của bánh các loại xe cộ trên đường[5].

Chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn

Các ổ bi, chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn, giúp giảm đáng kể ma sát trong các hệ thống cơ học.

Giảm ma sát tĩnh

Đối với các đoàn tàu hỏa trước đây, khi khởi động, đầu tàu được đẩy giật lùi, tạo khe hở giữa các toa tàu, trước khi tiến. Động tác này giúp đầu tàu kéo từng toa tàu một, chỉ phải chống lại lực ma sát tĩnh của mỗi toa một lúc.

Thay đổi bề mặt

Việc sử dụng các chất bôi trơn, như dầu mỡ hay bột than chì, giữa các bề mặt rắn có tác dụng giảm hệ số ma sát.

Hiện tượng siêu trơn vừa được khám phá đối với than chì: một lượng rất nhỏ động năng bị chuyển thành nhiệt năng nhờ vào tương tác giữa các điện tử và/hoặc dao động mạng nguyên tử.

Bôi trơn âm học dùng âm thanh để tạo ra tương tác giảm ma sát.