Ma sát

Phân loại

Có ba loại lực ma sát: ma sát trượt, ma sát nghỉ, ma sát lăn.

Ma sát trượt

Lực ma sát là lực cản trở chuyển động của vật này so với vật khác. Lực ma sát xuất hiện giữa bề mặt tiếp xúc của hai vật và phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc, độ lớn của áp lực, không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật.
Biểu thức: 
Trong đó:
: độ lớn của lực ma sát trượt (N)
: hệ số ma sát trượt
N: Độ lớn áp lực (phản lực) (N)

Hệ số ma sát

Hệ số ma sát không phải là một đại lượng có đơn vị, nó biểu thị tỉ số của lực ma sát nằm giữa hai vật trên lực tác dụng đồng thời lên chúng. Hệ số ma sát phụ thuộc vào chất liệu làm nên vật; ví dụ như, nước đá trên thép có hệ số ma sát thấp (hai vật liệu có thể trượt dễ dàng trên bề mặt của nhau), cao su trên mặt đường có hệ số ma sát lớn(hai loại vật liệu không thể dễ dàng trượt trên bề mặt của nhau). Các hệ số ma sát có thể nằm trong khoảng từ 0 cho tới một giá trị lớn hơn 1- trong điều kiện tốt, lốp xe trượt trên bê tông có thể tạo ra hệ số ma sát với giá trị là 1,7.
Lực ma sát luôn luôn có xu hướng chống lại chuyển động (đối với lực ma sát động) hoặc xu hướng chuyển động (đối với ma sát nghỉ) giữa hai bề mặt tiếp xúc nhau. Ví dụ như, một hòn đá trượt trên băng đã chịu tác dụng của lực ma sát động làm chậm nó lại. Một ví dụ về lực ma sát chống lại xu hướng chuyển động của vật, bánh xe của một chiếc xe đang tăng tốc chịu tác dụng của lực ma sát hướng vế phía trước; nếu không có nó bánh xe sẽ bị trượt ra phía sau. Chú ý rằng trong trường hợp này lực ma sát không chống lại chiều chuyển động của phương tiện mà nó chống lại xu hướng trượt trên đường của lốp xe.
Hệ số ma sát là một đại lượng mang tính thực nghiệm; nó được xác định ra trong quá trình thì nghiệm chứ không phải từ tính toán. Những bề mặt ráp có khả năng tạo nên những giá trị cao hơn cho hệ số ma sát. Hầu hết các vật liệu khô kết hợp với nhau cho ta hệ số ma sát nằm trong khoảng từ 0.3 đến 0.7. Các giá trị ngoài tầm này thường rất hiếm gặp, nhưng Teflon có thể có hệ số ma sát thấp với giá trị là 0,04. Hệ số ma sát có giá trị không chỉ xuất hiện trong trường hợp bay lên nhờ có từ trường. Cao su trên các mặt tiếp xúc khác thường có hệ số ma sát nằm trong khoảng 1,0 đến 2.

Ứng dụng ma sát

Lực ma sát có thể được ứng dụng để làm biến dạng các bề mặt như trong kỹ thuật đánh bóng, mài gương, sơn mài,... Nó được dùng để hãm tốc độ các phương tiện giao thông trên Trái Đất, chuyển động năng của phương tiện thành nhiệt năng và một phần động năng của Trái Đất.
Nhiệt năng sinh ra bởi lực ma sát còn được ứng dụng để đánh lửa, trong đá lửa, hoặc các dụng cụ tạo lửa của người tiền sử như theo một số giả thuyết.

Giảm ma sát

Lực ma sát cũng gây nhiều ảnh hưởng đôi khi ngược với mong muốn. Nó ngăn trở chuyển động, gây thất thoát năng lượng. Nó mài mòn các hệ thống cơ học cho đến lúc các hệ thống này bị biến dạng vượt qua ngưỡng cho phép của thiết kế. Nhiệt năng sinh ra bởi lực ma sát có thể gây chảy hoặc biến chất vật liệu, thay đổi hệ số ma sát. Trong các trường hợp như vậy, có thể áp dụng các phương pháp làm giảm ma sát liệt kê dưới đây.

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.