Giải Vật lí 10 Bài 18 - Kết nối tri thức: Lực ma sát

Hoạt động trang 73 Vật Lí 10:

Thí nghiệm 1: Kiểm chứng độ lớn của lực ma sát phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc, nhưng không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc.

Chuẩn bị: Lực kế (có GHĐ 1,0 N, ĐCNN 0,01 N), khối gỗ hình hộp chữ nhật, các bề mặt: gỗ, giấy.

Tiến hành:

1. Đặt mặt có diện tích lớn của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc.

- Gắn lực kế vào giá thí nghiệm để cố định lực kế theo phương nằm ngang.

- Móc khối gỗ vào lực kế, lần lượt kéo các mặt tiếp xúc (mặt gỗ, mặt tờ giấy) theo phương nằm ngang để chúng trượt đều dưới khối gỗ (Hình 18.4).

- Ghi số chỉ của lực kế vào Bảng 18.1. Lấy giá trị trung bình của các số chỉ lực kế làm độ lớn của lực ma sát trượt.

2. Đặt mặt có diện tích nhỏ của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc và lặp lại thí nghiệm như trên.

Thảo luận và phân tích:

a) Nêu các lực tác dụng lên khối gỗ khi mặt tiếp xúc bên dưới của nó được kéo trượt đều. Tại sao khi đó số chỉ của lực kế bằng độ lớn của lực ma sát trượt?

b) Sắp xếp thứ tự theo mức tăng dần lực ma sát trên mỗi bề mặt.

c) Điều gì xảy ra đối với độ lớn của lực ma sát trượt khi diện tích tiếp xúc thay đổi, khi vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc thay đổi?

Thí nghiệm 2: Mối liên hệ giữa độ lớn của lực ma sát trượt với độ lớn của áp lực lên bề mặt tiếp xúc.

Chuẩn bị: Lực kế (có GHĐ 1,0 N, ĐCNN 0,01 N), ba khối gỗ hình hộp chữ nhật giống nhau, mặt tiếp xúc: gỗ.

Tiến hành:

- Đo trọng lượng của khối gỗ bằng lực kế. Ghi vào Bảng 18.2 (Áp lực của khối gỗ lên mặt tiếp xúc nằm ngang có độ lớn bằng trọng lượng của khối gỗ).

- Gắn lực kế vào giá thí nghiệm để cố định lực kế theo phương nằm ngang.

- Móc khối gỗ vào lực kế, kéo mặt tiếp xúc (mặt gỗ) theo phương nằm ngang để nó trượt đều dưới khối gỗ. Ghi lại số chỉ của lực kế trong 3 lần thí nghiệm vào Bảng 18.2. Lấy giá trị trung bình các kết quả đo.

- Lần lượt đặt thêm 1, 2 khối gỗ lên khối gỗ đầu tiên và lặp lại bước 3.

Thảo luận và phân tích:

a) Điều gì xảy ra đối với độ lớn của lực ma sát trượt khi tăng áp lực lên bề mặt tiếp xúc?

b) Vẽ đồ thị cho thấy sự thay đổi độ lớn của lực ma sát trượt khi tăng dần độ lớn của áp lực.

c) Nêu kết luận về những đặc điểm của lực ma sát trượt.

Lời giải:

Số liệu tham khảo.

Thí nghiệm 1:

1. Đặt mặt có diện tích lớn của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc.

Bảng 18.1

2. Đặt mặt có diện tích nhỏ của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc và lặp lại thí nghiệm như trên.

Bảng 18.1

Thảo luận và phân tích:

a. Các lực tác dụng lên khối gỗ khi mặt tiếp xúc bên dưới nó được kéo trượt đều gồm có: Lực kéo của lực kế $\overrightarrow{F_k}$, lực ma sát trượt $\overrightarrow{F_{mst}}$, trọng lực $\overrightarrow{P}$ và phản lực $\overrightarrow{N}$ của mặt tiếp xúc lên khối gỗ. Vì khối gỗ chuyển động đều có gia tốc bằng 0 nên hợp lực tác dụng vào vật cũng bằng 0. Ta có $\overrightarrow{F_k}+\overrightarrow{F_{mst}}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}=\overrightarrow{0}$    (1)

Chiếu phương trình (1) lên phương chuyển động của vật ta có: $F_k-F_{mst}=0\Rightarrow F_{mst}=F_k$ . Vậy số chỉ lực kế bằng độ lớn lực ma sát.

b. Lực ma sát trên mặt giấy nhỏ hơn lực ma sát trên mặt gỗ.

c.

- Khi diện tích tiếp xúc thay đổi ta thấy độ lớn của lực ma sát trượt không thay đổi.

- Khi vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc thay đổi ta thấy độ lớn của lực ma sát trượt thay đổi.

$\Rightarrow$ Độ lớn của lực ma sát phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc, nhưng không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc.

Thí nghiệm 2:

Bảng 18.2

Thảo luận và phân tích:

a) Khi tăng áp lực lên bề mặt tiếp xúc thì độ lớn lực ma sát trượt cũng tăng.

b) Vẽ đồ thị:

c) Kết luận về những đặc điểm của lực ma sát trượt:

- Lực ma sát trượt xuất hiện khi một vật trượt trên bề mặt của vật khác.

- Độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc,

không phụ thuộc vào diện tích mặt tiếp xúc.

- Độ lớn của lực ma sát trượt tỉ lệ thuận với áp lực của vật.

Xem thêm lời giải bài tập Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác: