VI
Nhà khoa họcLớp 9–11⏱ 20 phút

Ma sát và mặt phẳng nghiêng

Nghiêng mặt dốc đến khi khối bắt đầu trượt, tách trọng lực thành hai phần, và so sánh băng, gỗ, cao su.

Chuẩn: HS-PS2-1

1Tò mò

Một cuốn sách nằm yên trên mặt bàn nghiêng. Nghiêng thêm một chút thì bỗng nhiên nó trượt xuống. Điều gì đã thay đổi đúng vào lúc đó? Và vì sao ô tô cần lốp cao su chứ không phải giày trượt băng?

2Khám phá

Phòng thí nghiệm mặt phẳng nghiêng

Hoạt động này cần màn hình lớn hơn

Hãy xoay ngang điện thoại, hoặc mở bài học trên máy tính bảng hay máy tính. Phần giải thích và câu hỏi bên dưới vẫn dùng được ở đây.

20°trọng lực mgphản lựcma sátdọc xuống dốc: mg sin θ = 6,7 Nma sát giữ được tối đa μₛN = 9,2 Nbắt đầu trượt khi θ lớn hơn 26,6°SillyChili
Bề mặt
Thử xem
  • Với mặt gỗ, tăng góc nghiêng từ từ và bấm Thả tay mỗi lần. Khối bắt đầu trượt ở góc nào?
  • Làm tương tự với băng và cao su. Góc bắt đầu trượt thay đổi ra sao?
  • Bật Tách trọng lực thành hai phần. Phần nào kéo khối xuống dốc? Phần nào ép khối vào mặt dốc?
  • Đổi khối lượng. Khối nặng có trượt xuống nhanh hơn khối nhẹ không?

3Giải thích

SillyChili
Bước 1 / 5

Ma sát

Không có bề mặt nào nhẵn tuyệt đối. Khi một bề mặt trượt hoặc định trượt trên bề mặt khác, các gờ nhỏ vướng vào nhau, tạo ra lực gọi là ma sát. Nó luôn ngược chiều với sự trượt.

Vật trên mặt phẳng nghiêngN=mgcos⁡θfmax⁡=μsNa=g (sin⁡θ−μkcos⁡θ)\begin{aligned} N &= mg\cos\theta \\ f_{\max} &= \mu_s N \\ a &= g\,(\sin\theta - \mu_k \cos\theta) \end{aligned}

Khối bắt đầu trượt khi tan θ lớn hơn μₛ. Ma sát luôn ngược chiều với sự trượt.

4Luyện tập

Câu 1 / 5

Một khối trượt xuống dốc. Lực ma sát tác dụng lên khối hướng về đâu?

5Tóm tắt

  • Ma sát dọc theo bề mặt, ngược chiều trượt; phản lực vuông góc với bề mặt.
  • Trên mặt dốc, trọng lực tách thành mg sin θ (dọc xuống dốc) và mg cos θ (ép vào dốc).
  • Khối trượt khi tan θ > μₛ.
  • Gia tốc trượt: a = g (sin θ − μₖ cos θ), như nhau với mọi khối lượng.