Công thức tính công của lực ma sát (hay, chi tiết)

Bài viết Công thức tính công của lực ma sát hay, chi tiết Vật Lí lớp 10 hay nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức, Kiến thức mở rộng và Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức tính công của lực ma sát hay, chi tiết.

1. Khái niệm 

- Lực ma sát là một loại lực cản xuất hiện giữa các bề mặt vật chất, chống lại xu hướng thay đổi vị trí tương đối giữa hai bề mặt.

- Khi một vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi (không có lực cản, lực ma sát…) thì động năng và thế năng có sự biến đổi qua lại, nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng luôn được bảo toàn.

- Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi. Nếu vật còn chịu tác dụng của lực ma sát thì cơ năng của vật sẽ biến đổi. Công của lực ma sát sẽ bằng độ biến thiên của cơ năng.

2. Công thức

A_{Lực ma sát}  = W₂ - W₁ =  ΔW

Trong đó: W₁ là cơ năng của vật tại vị trí đầu (J)

W₂ là cơ năng của vật tại vị trí sau(J)

 ΔW là độ biến thiên cơ năng (J)

3. Kiến thức mở rộng

- Công thức tính cơ năng:

W = W_đ + W_t =  ½ mv² + mgh.

   Trong đó: W là cơ năng của vật (J)

W_đ là động năng của vật (J)

W_t là thế năng của vật (J)

m là khối lượng của vật (kg)

h là độ cao của vật so với gốc thế năng (m)

v là vận tốc của vật (m/s)

- Công thức tính công:Khi lực ma sát  không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc  thì công thực hiện bởi lực ma sát đó được tính theo công thức:

A = F_msscosα = -F_mss

   Trong đó  F_ms: Độ lớn lực ma sát tác dụng (N)

s: Quãng đường vật dịch chuyển (m)

A: Công (J). 

α : góc hợp bởi hướng của lực với hướng chuyển dời của vật 

- Từ các công thức trên, ta có thể tính:

4. Ví dụ minh họa

Bài 1: Một người dùng một lực kéo F = 200 N để kéo một vật trên sân nằm ngang, quãng đường vật dịch chuyển là 30m, lực ma sát tác dụng lên vật là 12N. Tính công của lực kéo và lực ma sát tác dụng lên vật.

Lời giải

Công của lực kéo tác dụng lên vật là:

A = F_k.s = 200.30 = 6000 J = 6 kJ

Công của lực ma sát tác dụng lên vật là:

A = F_ms.s = 12.30 = 360 J 

Bài 2:Một xe ô tô khối lượng m = 2 tấn chuyển động nhanh dần đều trên đường nằm ngang với vận tốc ban đầu bằng không, đi được quãng đường s = 200m thì đạt được vận tốc v = 72km/h. Tính công do lực kéo của động cơ ô tô và do lực ma sát thực hiện trên quãng đường đó. Cho biết hệ số ma sát lăn giữa ô tô và mặt đường 0,05. Lấy g = 10m/s².

Lời giải

Theo định luật II Niwton:

Chiếu lên trục nằm ngang và trục thẳng đứng ta có:

Vậy: F_k = ma +Fms = ma + kP = m(a + kg)

Gia tốc chuyển động của ô tô:

Lực kéo của động cơ ô tô là: F_k = m (a + kg) = 2000.1,5 = 3000N.

Vì lực kéo cùng hướng chuyển động, công do lực kéo của động cơ ô tô thực hiện trênquãng đường s là: A = F_k.s = 600.000J = 600kJ

Công do lực ma sát thực hiện trên quãng đường đó là:

A = −F_ms.s = −kmg.s = − 200.000J = − 200kJ

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 10 quan trọng hay khác:

• Công thức tính cơ năng hay, chi tiết

• Công thức định luật bảo toàn cơ năng hay, chi tiết

• Công thức tính độ biến thiên cơ năng hay, chi tiết

• Phương trình trạng thái của khí lí tưởng hay, chi tiết

• Phương trình đẳng nhiệt hay, chi tiết