Chương 1 tổng quan gồm có lý do chọn đề tài, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài, nội dung đề tài. Chương 2 cơ sở lý thuyết trình bày tổng quan về ma sát, tổng quan về vải dệt, tình hình nghiên cứu ma sát của vải dệt trong và ngoài nước. Chương 3 xây dựng mô hình thực nghiệm bao gồm: phương pháp thí nghiệm, giới thiệu mô hình thực nghiệm, các bước thực hiện thí nghiệm đo hệ số ma sát của vải dệt. Chương 4 trình bày kết quả và tiến hành thảo luận kết quả nghiên cứu về các yếu tố kiểu dệt, vận tốc trượt, góc nghiêng, nước, bề mặt, tải trọng đến hệ số ma sát động và ma sát tĩnh của vải dệt.
Chương 5 kết luận kết quả nghiên cứu và đưa ra kiến nghị. SVTH: Lê Đình Thu Hà – 20109134 Ngành công nghệ may Trần Bảo Ngọc – 20109038 Khóa 2020 – 2024 Đồ án tốt nghiệp 25 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Tổng quan về ma sát 2. Khái niệm ma sát Trong vật lý học, 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.
Nói đơn giản là các lực cản trở chuyển động của một vật, tạo ra bởi những vật tiếp xúc với nó, được gọi là lực ma sát. [6] Nếu hai vật tiếp xúc là những lớp chất lỏng hoặc một vật rắn chuyển động trên chất lỏng, ta có ma sát nhớt, còn nếu hai vật tiếp xúc đều là vật rắn thì ta có ma sát khô. Nếu vật rắn này lăn trên vật rắn kia ta có lực ma sát lăn, nếu vật này trượt trên vật kia ta có ma sát trượt. Phân loại ma sát Trong vật lý học, ma sát được chia làm 3 loại: ma sát trượt, ma sát nghỉ, ma sát lăn.
Lực ma sát trượt (sliding friction) là lực được sinh ra khi vật chuyển động trượt trên một bề mặt tiếp xúc nào đó, khi đó bề mặt này sẽ tác dụng lên vật tại điểm tiếp xúc một lực là lực ma sát trượt, đồng thời gây ra các cản trở chuyển động của vật trên bề mặt.Lực ma sát trượt có các đặc điểm: Điểm đặt lên một vật sẽ sát với bề mặt tiếp xúc, phương của vật sẽ song song với bề mặt tiếp xúc, chiều của lực ma sát trượt ngược với chiều chuyển động tương đối khi so sánh với bề mặt tiếp xúc. Lực ma sát nghỉ (static friction) là lực xuất hiện khi hai vật tiếp xúc với nhau. Khi có ngoại lực, bề mặt tiếp xúc sẽ tác dụng lên vật và tạo một ngoại lực làm cho vật tương đối đứng yên trên bề mặt hoặc thành phần của ngoại lực. Khi bề mặt tiếp xúc tác dụng lên vật sẽ làm vật có xu hướng chuyển động.
Lực ma sát nghỉ có các đặc điểm như điểm đặt lên vật sẽ sát với bề mặt tiếp xúc, với phương song song với bề mặt tiếp xúc, chiều ngược với lực của ngoại lực. Lực ma sát lăn (rolling friction) là lực cản trở chuyển động lăn của các vật có hình tròn, có độ lớn lực ma sát lăn bé hơn các lực ma sát động khác. Khi vật này lăn trên bề SVTH: Lê Đình Thu Hà – 20109134 Ngành công nghệ may Trần Bảo Ngọc – 20109038 Khóa 2020 – 2024 Đồ án tốt nghiệp 26 mặt tiếp xúc của vật khác, lực ma sát xuất hiện nơi tiếp xúc và cản trở chuyển động lăn, có đặc điểm giống với lực ma sát trượt. [8] Đối với vải dệt, có 2 loại ma sát chính: ma sát động và ma sát tĩnh.
Ma sát tĩnh (hay còn được gọi là ma sát nghỉ, static friction) là lực xuất hiện giữa hai vật tiếp xúc mà vật này có xu hướng chuyển động so với vật còn lại nhưng vị trí tương đối của chúng chưa thay đổi. Ma sát động (kinetic friction) là một loại ma sát xuất hiện khi hai vật chạm vào nhau chuyển động lẫn nhau. Hệ số của ma sát động thường nhỏ hơn hệ số ma sát nghỉ. Điều này gây ra cảm giác mất cân bằng khi một vật thể bắt đầu chuyển động.
Động năng ma sát trên mỗi bề mặt luôn ngược chiều với chiều chuyển động. Hệ số ma sát Hệ số ma sát (coefficient of friction, μ) là tỉ số của lực ma sát nằm giữa hai vật trên lực tác dụng đồng thời lên chúng. Hệ số ma sát được sử dụng để mô tả mức độ ma sát giữa hai bề mặt, và nó thường là một giá trị dương. Là một đại lượng mang tính thực nghiệm; nó được xác định ra trong quá trình thí 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. [9] Hệ số ma sát bao gồm 2 loại là hệ số ma sát tĩnh và hệ số ma sát động. Trong đó: Hệ số ma sát tĩnh là tỷ lệ giữa tỷ lệ lực cần thiết để di chuyển một bề mặt so với tổng lực tác dụng bình thường lên các bề mặt đó, tại thời điểm chuyển động bắt đầu.
[10] Hệ số ma sát động là tỷ lệ giữa tỷ lệ lực cần thiết để di chuyển một bề mặt so với tổng lực tác dụng bình thường lên các bề mặt đó, một khi chuyển động đó được tiến hành. Có thể hiểu đơn giản, hệ số ma sát tĩnh là hệ số ma sát có được bắt đầu quá trình di chuyển tạo ra ma sát. Các định luật về ma sát Trong lịch sử, ma sát đã được con người phát hiện và nghiên cứu từ rất lâu. Nhiều nhà khoa học, nhà vật lý học đã nghiên cứu, tiến hành thí nghiệm để khám phá những mối quan hệ xung quanh lực ma sát.
Cách đây hơn 500 năm, định luật về ma sát đầu tiên đã SVTH: Lê Đình Thu Hà – 20109134 Ngành công nghệ may Trần Bảo Ngọc – 20109038 Khóa 2020 – 2024 Đồ án tốt nghiệp 27 được Leonardo da Vinci xây dựng, tiếp nối đó các nhà khoa học và nhà vật lý học đã tiếp tục phát triển và xây dựng nhiều định luật về ma sát như sau. Định luật về ma sát của Guillaume Amontons Guillaume Amonton (1663-1705) là một nhà vật lý và thợ chế tạo công cụ người Pháp đã có đóng góp quan trọng vào việc hiểu về ma sát và đo nhiệt độ. Ông đã tiến hành nhiều thí nghiệm và quan sát để nghiên cứu các tính chất của ma sát. Guillaume Amontons đã công bố hai định luật ma sát của mình vào cuối thế kỷ 17, sau này được gọi là Định luật ma sát Amonton hoặc Định luật ma sát thứ nhất và thứ hai của Amonton.
Cụ thể, các định luật ma sát của Amontons được công bố trong tác phẩm của ông có tựa đề "Réflexions sur la résistance des corps" (Những suy nghĩ về sự cản trở của các vật thể), xuất bản vào năm 1699. Trong tác phẩm này, Amontons trình bày những quan sát và thí nghiệm của mình về ma sát và đưa ra hai định luật ma sát đầu tiên, mô tả mối quan hệ giữa lực ma sát và lực phản xạ giữa các bề mặt tiếp xúc. Định luật thứ nhất của Amonton được phát biểu là lực ma sát tỉ lệ thuận với lực phản xạ giữa các bề mặt tiếp xúc. Định luật này được biểu diễn bằng công thức F = μN, trong đó F là lực ma sát, μ là hệ số ma sát, và N là lực phản xạ (applied load).
[11] Định luật thứ hai của Amonton được phát biểu là lực ma sát không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc của hai bề mặt. Dù diện tích tiếp xúc thay đổi, lực ma sát vẫn không thay đổi. Định luật này chỉ áp dụng cho các bề mặt không trơn trượt và trong điều kiện ma sát tĩnh. [11] Thực chất, các định luật này đã được Leonardo da Vinci xây dựng lần đầu tiên cách đây hơn 500 năm.
Ông là một nhà khoa học, nhà phát minh và nghệ sĩ nổi tiếng của thời kỳ Phục Hưng. Tuy nhiên, định luật ma sát này không được gọi là định luật Leonardo da Vinci vì các tác phẩm của ông không được công bố rộng rãi vào thời điểm đó. [12] Định luật về ma sát của Guillaume Amontons là một cơ sở quan trọng trong nghiên cứu về ma sát và đã đóng góp vào sự hiểu biết của chúng ta về tương tác giữa các bề mặt tiếp xúc và lực ma sát xảy ra trong các hệ thống cơ học. SVTH: Lê Đình Thu Hà – 20109134 Ngành công nghệ may Trần Bảo Ngọc – 20109038 Khóa 2020 – 2024 Đồ án tốt nghiệp 28 2.
Định luật về ma sát của Coulomb Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) là một nhà vật lý và kỹ sư người Pháp, và ông là một trong những nhân vật trung tâm trong lịch sử của lĩnh vực Tribology ( ngành khoa học nghiên cứu về ma sát, mài mòn và bôi trơn giữa các bề mặt tiếp xúc). Coulomb đã có đóng góp đáng kể trong việc nghiên cứu và hiểu về lực ma sát. Ông đã tiến hành nhiều thí nghiệm và phân tích để khám phá các quy luật và định luật liên quan đến ma sát. Công trình nổi tiếng nhất của ông là "Essai sur une application des règles des maximis et minimis à quelques problèmes de statique, relatifs à l'architecture" (Nghiên cứu về việc áp dụng quy tắc cực đại và cực tiểu vào một số vấn đề tĩnh, liên quan đến kiến trúc), được xuất bản vào năm 1773.
[13] Coulomb đã thực hiện một số nghiên cứu thực nghiệm để xác nhận định luật Amonton về ma sát. Tuy nhiên, ông cũng nhận ra rằng định luật này có những hạn chế và không thể giải thích toàn diện hiện tượng ma sát. Bằng cách thực hiện các thí nghiệm với các vật liệu, tải trọng và kích cỡ khác nhau, ông đã ghi lại tỷ số giữa tải trọng tiếp xúc và lực ma sát (hệ số ma sát khô ngày nay). Để xác định rằng lực ma sát không phụ thuộc vào tốc độ, ông tác dụng một lực lên cầu trượt chịu tải nằm trên bàn dọc theo trục đối xứng của chúng.
Từ đó đưa ra định luật là lực ma sát động không phụ thuộc vào vận tốc trượt (hay còn gọi là định luật Coulomb về ma sát động). Định luật về ma sát của Newton Trong lĩnh vực ma sát, không có định luật riêng của Newton được dành riêng cho ma sát. Tuy nhiên, các nguyên lý Newton về chuyển động có thể được áp dụng để mô tả ma sát.