Ma sát sinh nhiệt – nguyên tử ở chỗ tiếp xúc

Bài Lực ma sát trong chủ đề "Lực trong đời sống" (Khoa học tự nhiên 6) giải thích vì sao cọ xát làm vật nóng lên: công của lực ma sát chuyển hoá thành nhiệt. Mô phỏng dựng một khối vật trên mặt bàn, học sinh kéo khối qua lại rồi quan sát khung phóng to ở phía dưới cho thấy nguyên tử tại chỗ tiếp xúc dao động mạnh dần và đổi màu từ xanh (lạnh) sang đỏ (nóng) khi nhiệt độ tăng. Hai điều khiển chính là lực ép N (5–50 N) và bề mặt tiếp xúc (Nhẵn, Trung bình, Nhám, ứng với hệ số ma sát μ = 0,15 / 0,4 / 0,75). Lực ma sát F_ms = μ·N; mỗi mét kéo qua lại làm nhiệt độ tăng thêm ΔT = 0,5·F_ms tính bằng độ C, còn khi ngừng kéo bề mặt nguội dần về 25 °C theo thời gian. Ví dụ với lực ép 20 N, bề mặt Trung bình, kéo liên tục 1 m: F_ms = 8 N, nhiệt độ tăng thêm 4 °C, đạt 29,0 °C. Nếu tăng lực ép lên 50 N và đổi sang bề mặt Nhám rồi kéo 4 m, nhiệt độ vọt lên 100 °C và bắt đầu có nguyên tử bứt khỏi bề mặt – hình ảnh của sự mài mòn do ma sát. Hộp kiểm cho phép ẩn/hiện khung phóng to nguyên tử; nút "Làm nguội" đưa mô phỏng về trạng thái ban đầu (25 °C, đủ nguyên tử) để làm lại thí nghiệm. Ô thông tin luôn hiện lực ma sát, nhiệt độ và số nguyên tử đã bứt ra, giúp học sinh đối chiếu số liệu tính tay với mô phỏng, đồng thời liên hệ với các hiện tượng quen thuộc như xoa hai bàn tay cho ấm hay lốp xe bị mòn dần theo thời gian sử dụng. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao xoa hai bàn tay vào nhau nhanh và mạnh thì tay nóng lên nhanh hơn? – Nếu tăng gấp đôi lực ép mà kéo cùng một quãng đường, nhiệt độ tăng thêm gấp mấy lần? – Vì sao ngừng cọ xát một lúc thì bề mặt lại nguội dần chứ không giữ nguyên nhiệt độ?