Công thức tính lực ma sát trên mặt phẳng nghiêng và bài tập

Lực ma sát không còn xa lạ đối với mọi người, nhưng gần đây rất nhiều người thắc mắc không biết công thức tính lực ma sát trên mặt phẳng nghiêng là như thế nào? Vậy để giải đáp cho câu hỏi này hãy cùng Top Nổi Bật tìm hiểu chuyên sâu qua bài viết dưới đây nhé.

Xem thêm:

• Công thức tính lực cản và bài tập có lời giải dễ hiểu
• Công thức tính lực đàn hồi của lò xo và bài tập có lời giải chi tiết
• Khái niệm, công thức tính lực từ và bài tập minh họa có lời giải
• Công thức tính Momen lực và bài tập minh họa có lời giải dễ hiểu

Khái niệm về lực ma sát là gì?

Trong Vật Lý, lực ma sát được hiểu là một loại lực cản xuất hiện giữa những bề mặt vật chất, chống lại xu hướng thay đổi vị trí tương đối giữa hai bề mặt. Hiểu theo cách đơn giản thì lực ma sát chính là những lực cản trờ chuyển động của một vật, nó tạo ra bởi những vật tiếp xúc với nó.

Những loại lực ma sát

• Lực ma sát trượt: Nó sinh ra khi một vật trượt trên bề mặt của vật khác, và luôn ngược hướng chuyển động.
• Lực ma sát lăn: Nó sinh ra khi mà một vật lăn trên bề mặt của vật khác, thường rất nhỏ so với lực ma sát trượt.
• Lực ma sát nghỉ: Lực này giữ cho vật không trượt khi mà bị tác dụng của những lực khác.

Công thức tính lực ma sát trên mặt phẳng nghiêng chính xác

Cách giải chung

Cho hệ chiếu Oxy với Ox chính là trục song song với mặt phẳng chuyển động. Trục Oy chính là trục vuông góc với chuyển động. Từ đó phân tích các lực tác dụng lên vật như sau:

• Áp dụng định luật II Newton ta có:

• Chiếu (1) lên trục Ox ta được: F_1x + F_2x + … + F_nx = m.a (2)
• Chiếu (1) lên trục Oy ta được: F_1y + F_2y + … + F_ny = 0 (3)
• Từ (2) và (3) ta được đại lượng cần tìm. Tiếp theo áp dụng công thức về chuyển động thẳng biến đổi đều như sau:

v = v₀ + at

v² – v₀² = 2as

s = v₀t + 1/2at²

Trường hợp khi vật chuyển động đi lên mặt phẳng nghiêng góc α

Chọn hệ quy chiếu Oxy giống như hình vẽ bên dưới, chiều dương chính là chiều chuyển động.

Vật chịu tác dụng của những lực là:

Theo định luật II Newton ta được:

Tiếp theo chiếu trục Ox ta có: F = P_x – ƒ_ms = ma

Suy ra F = Psinα – μN = ma (1)

Chiếu trục Oy ta có: N = P_y = Pcosα (2)

Thay (2) vào (1) ta được: F – Psinα – μPcosα = ma

Từ đó áp dụng những công thức biến đổi đều có thể tính ra những giá trị.

Một số kiến thức liên quan

Công thức tính lực ma sát là:

F_ms = μ_t.N

Công thức tính lực ma sát trượt là:

F_mst = μ_t.N

Trong đó biết F_mst chính là hệ số ma sát trượt

                       F_ms là hệ số ma sát

                       N là độ lớn phản lực (đơn vị N)

Những bài tập tính lực ma sát trên mặt phẳng nghiêng có lời giải dễ hiểu

Bài tập 1: Một chiếc xe trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng góc α = 40⁰. Hệ số ma sát trượt là m = 0,4464. Chiều dài mặt phẳng nghiêng là l = 2 m, lấy g = 10 m/s² và hệ số ma sát μ = 2,732. Tính gia tốc chuyển động của vật đó?

Lời giải

Những lực tác dụng vào vật là: trọng lực, lực ma sát, phản lực của mặt phẳng nghiêng và hợp lực

Chiếu lên trục Oy ta được: – Pcosα + N = 0

=> N = mgcosα (1)

Chiếu lên trục Ox ta được: Psinα – Fms = ma_x

=> mgsinα – μN = ma_x (2)

Từ (1) và (2) => mgsinα – mgcosα = ma_x

=> a_x = g(sinα – μcosα) = 2 m/s²

Bài tập 2: Một vật khối lượng m = 2kg nằm cân bằng trên một phẳng nghiêng góc 50⁰. Biết rằng g = 10 m/s². Cho hệ số ma sát μ = 2. Lực ma sát tác dụng lên vật là bao nhiêu?

Lời giải

Các lực tác dụng vào vật gồm trọng lực, lực ma sát, phản lực của mặt phẳng nghiêng và hợp lực

Chiếu lên trục Oy ta được: -Pcosα + N = 0

=) N = mgcosα = 10.cos50 = 6,4 N

F_ms = μ.N = 2.6,4 = 12,8 N

Hy vọng rằng với những kiến thức về lực ma sát trên mặt phẳng nghiêng mà Top Nổi Bật đã cung cấp cho các bạn những thông tin cần thiết và hữu ích trong quá trình học tập nhé.