Câu hỏi: Ví dụ định luật 2 Niu-tơn Show
Lời giải: Định luật II Niutơn Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật. Ví dụ: Hai bạn An và Toàn thực hiện thử thách kéo hai hòn đá trên mặt bàn. Với cùng một lực như nhau, hòn đá của An nặng hơn của Toàn rất nhiều nên nó tăng tốc rất chậm, gia tốc mà nó nhận được nhỏ, còn hòn đá của Toàn nhẹ hơn nên có thể dễ dàng di chuyển và tăng tốc, gia tốc mà nó nhận được lớn. Như vậy, gia tốc tỉ lệ nghịch với khối lượng. Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về kiến thức liên quan! I. Định luật 1 Niutơn1. Định luật: Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không, thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều. II. Định luật II Niutơn1. Định luật : Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật. 2. Khối lượng và mức quán tính a) Định nghĩa:Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật. b) Tính chất của khối lượng: + Khối lượng là đại lượng vô hướng, dương và không đổi đối với mỗi vật + Khối lượng có tính chất cộng: Khi nhiều vật được ghép lại thành một hệ vật thì khối lượng của hệ bằng tổng khối lượng các vật đó. c) Trọng lực. Trọng lượng - Trọng lực: + Là lực của Trái Đất tác dụng vào vật, gây ra cho chúng gia tốc rơi tự do. + Ở gần Trái đất, trọng lực có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống. Điểm đặt tại trọng tâm của vật. - Trọng lượng: + Độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật gọi là trọng lượng của vật, kí hiệu là P. + Công thức của trọng lực: III. Định luật III Niutơn1. Định luật : Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này cùng nằm trên một đường thẳng, có cùng phương nhưng ngược chiều. Ta có: 2. Lực và phản lực - Trong tương tác giữa hai vật, một lực gọi là lực tác dụng còn lực kia gọi là phản lực - Lực và phản lực có những đăc điểm sau: + Lực và phản lực luôn xuất hiện đồng thời + Lực và phản lực là hai lực trực đối + Lực và phản lực không cân bằng nhau vì chúng đặt vào hai vật khác nhau. *Chú ý: Sử dụng các công thức động học: - Nếu vật chuyển động thẳng đều thì gia tốc a = 0. Chuyển động thẳng đều và các công thức Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có vận tốc trung bình như nhau trên mọi quãng đường. + Vận tốc trung bình:vtb=s/t + Quãng đường:s=vtb.t=vt - Chuyển động thẳng biến đổi đều và các công thức
Chuyển động thẳng biến đổi đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có độ lớn của vận tốc tức thời tăng đều hoặc giảm đều theo thời gian. + Chuyển động thẳng có độ lớn vận tốc tức thời tăng đều theo thời gian là chuyển động nhanh dần đều. + Chuyển động thẳng có độ lớn vận tốc tức thời giảm đều theo thời gian là chuyển động giảm dần đều. + Quãng đường: + Vận tốc: + liên hệ giữa gia tốc, vận tốc và đường đi của chuyển động thẳng nhanh dần đều: - Chuyển động tròn đều và các công thức Chuyển động tròn là chuyển động có quỹ đạo là một đường tròn. Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo tròn và vật đi được những cung tròn bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì. + Vận tốc: v=Δs/Δt + Tốc độ góc:ω=Δα/Δt + Chu kì:T=2π/ω + Tần số: f=1/T + Gia tốc hướng tâm:
Bài 1:Một ôtô có khối lượng 1 tấn đang chuyển động với v = 54km/h thì tắt máy, hãm phanh, chuyển động chậm dần đều. Biết độ lớn lực hãm 3000N. Xác định quãng đường xe đi được cho đến khi dừng lại. A. 18,75 m. B. 486 m. C. 0,486 m. D. 37,5 m. Chọn D Chọn chiều + là chiều chuyển động, gốc thời gian lúc bắt đầu hãm phanh. Bài 2:Một lực có độ lớn 2 N tác dụng vào một vật có khối lượng 1 kg lúc đầu đứng yên. Quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian 2s là A. 2 m. B. 0,5 m. C. 4 m. D. 1 m. Chọn C Áp dụng định luật II Niu-tơn ta được: a = F/m = 2 m/s2 => Quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian 2s là: Bài 3:Một quả bóng khối lượng 200 g bay với vận tốc 90 km/h đến đập vuông góc vào tường rồi bật trở lại theo phương cũ với vận tốc 54 km/h. Thời gian va chạm giữa bóng và tường là 0,05s. Độ lớn lực của tường tác dụng lên quả bóng là A. 120 N. B. 210 N. C. 200 N. D. 160 N. Chọn D. Ban đầu bóng có vận tốc: v0= 90 km/h = 25 m/s. Sau va chạm, bóng có vận tốc: v = 54 km/h = 15 m/s. Chọn chiều (+) cùng chiều chuyển động bật ra của quả bóng. Định luật III Niu-tơn: Các định luật về chuyển động của Newton là một hệ thống gồm 3 định luật đặt nền móng cơ bản cho cơ học cổ điển. Chúng mô tả mối quan hệ giữa một vật thể và các lực tác động cũng như chuyển động của vật thể đó. Các định luật đã được diễn giải theo nhiều cách khác nhau trong suốt 3 thế kỷ sau đó,[1] và có thể tóm tắt như sau:
Lịch sửSửa đổiLex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare. Nguyên bản tiếng Latin từ cuốn Principa, 1687 Nhà khoa học Hy Lạp cổ Aristotle tin rằng tất cả mọi thứ đều có vị trí riêng của nó trong vũ trụ. Những vật nặng như hòn đá hay cây cỏ do vậy sẽ có xu hướng ở lại Trái Đất, còn những vật nhẹ như lửa hay không khí sẽ có xu hướng ở trên không trung và những ngôi sao sẽ có xu hướng ở trên thiên đàng [6]. Từ đó, Aristotle cho rằng mọi vật thể đều ở trạng thái ban đầu là trạng thái nghỉ (trạng thái trong vị trí của nó), do vậy để một vật thể chuyển động thẳng đều, cần phải có một lực không đổi tác dụng vào vật trong suốt quá trình chuyển động. Tuy nhiên, Galileo Galilei cho rằng không cần đến lực để vật thể di chuyển thẳng đều. Theo Gallilei, một vật chuyển động luôn có khuynh hướng giữ nguyên trạng thái chuyển động (quán tính) của nó. Trạng thái chuyển động ở đây được đặc trưng bởi vận tốc (hay tổng quát là động lượng) của chuyển động. Nếu không chịu tác dụng bởi một tổng lực khác không thì một vật đang đứng yên sẽ đứng yên mãi mãi, và một vật đang chuyển động sẽ chuyển động thẳng đều mãi mãi. Định luật I của Newton được bắt nguồn từ định luật quán tính của Galilei và được mở rộng cho trường hợp tổng các lực bằng 0. Cùng thời với Newton, nhiều nhà khoa học khác cũng đã phát biểu định luật quán tính, tiêu biểu như Thomas Hobbes [7] và René Descartes. Ý NghĩaSửa đổiNhững nhà du hành vũ trụ bay với vận tốc thay đổi so với hệ quy chiếu Trái Đất nên họ phải chịu thêm một lực quán tính cân bằng với lực hấp dẫn. Do vậy, tổng các lực tác dụng lên họ bằng 0 trong hệ quy chiếu tàu vũ trụ. Khi đó, các vật thể chỉ cần tác động nhẹ sẽ di chuyển thẳng đều mãi mãi Định luật I chỉ ra rằng lực không phải là nguyên nhân cơ bản gây ra chuyển động của các vật, mà đúng hơn là nguyên nhân gây ra sự thay đổi trạng thái chuyển động (thay đổi vận tốc/động lượng của vật). Nếu không xét tới các lực quán tính, định luật I của Newton chỉ nghiệm đúng trong các hệ quy chiếu quán tính, tức là hệ quy chiếu có vận tốc không đổi so với nhau. Nói cách khác, định luật I tiên đoán sự tồn tại của ít nhất một hệ quy chiếu quán tính, trong đó vật thể không thay đổi vận tốc nếu như tổng các lực tác dụng lên nó bằng 0. Nếu áp dụng định luật này đối với các hệ quy chiếu phi quán tính, chúng ta phải thêm vào lực quán tính. Khi đó, tổng lực bằng lực cơ bản cộng lực quán tính. Như vậy, định luật I Newton còn có thể phát biểu dưới dạng:
Trong thực tế, không có hệ quy chiếu nào là hệ quy chiếu quán tính hoàn toàn. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp cụ thể, một hệ quy chiếu có thể coi gần đúng là hệ quy chiếu quán tính. Ví dụ, khi xét chuyển động của các vật trên bề mặt Trái đất, người ta thường xem hệ quy chiếu gắn với mặt đất như một hệ quy chiếu quán tính [9]. Định luật IISửa đổiPhát biểuSửa đổiĐịnh luật II phát biểu như sau:
Định luật có thể viết dưới dạng toán học: Với:
Ý nghĩaSửa đổiLex II: Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressae, et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur. Nguyên bản tiếng Latin từ cuốn Principa, 1687 Theo phát biểu ban đầu của Newton, xung lực J được hiểu như là tích phân của một ngoại lực F trong khoảng thời gian Δt [10][11]: Từ đó ta có: hay:
Bởi vì chủ yếu các vật thể sẽ có khối lượng không thay đổi [12], định luật thường được biết đến dưới dạng: Với F là ngoại lực tác dụng lên vật, m là khối lượng của vật và a là gia tốc của vật. Như vậy, mọi ngoại lực tác dụng lên vật sẽ sản sinh ra một gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực. Nói cách khác, nếu một vật có gia tốc, ta biết có lực tác dụng lên vật đó. Phương trình toán học trên đưa ra một định nghĩa cụ thể và chính xác cho khái niệm lực. Lực, trong vật lý, được định nghĩa là sự thay đổi của động lượng trong một đơn vị thời gian. Như vậy, tổng ngoại lực tác dụng lên một vật tại một thời điểm nhất định (lực tức thời) được biểu thị bởi tốc độ thay đổi động lượng của vật tại thời điểm đó. Động lượng của vật biến đổi càng nhanh khi ngoại lực tác dụng lên vật càng lớn và ngược lại. Ngoài việc đưa ra định nghĩa cho lực, định luật 2 Newton còn là nền tảng của định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năng. Hai định luật này có ý nghĩa quan trọng trong việc đơn giản hóa nghiên cứu về chuyển động và tương tác giữa các vật. Định luật 2 Newton trong cơ học cổ điểnSửa đổiTrong cơ học cổ điển, khối lượng có giá trị không đổi, bất kể chuyển động của vật. Do đó, phương trình định luật 2 Newton trở thành: Với:
Như vậy trong cơ học cổ điển, tổng ngoại lực bằng tích của khối lượng và gia tốc. Cũng trong cơ học cổ điển, khi không xét tới lực quán tính, định luật 2, giống như định luật 1, chỉ đúng trong hệ quy chiếu quán tính. Khi áp dụng cho hệ quy chiếu không quán tính, cần thêm vào lực quán tính. Định luật 2 Newton trong thuyết tương đối hẹpSửa đổiTrong thuyết tương đối hẹp, định luật 2 Newton được mở rộng để áp dụng cho liên hệ giữa lực-4 và động lượng-4 hay gia tốc-4: Định luật IIISửa đổiĐịnh luật III của Newton về chuyển động phát biểu như sau Đối với mỗi lực tác động bao giờ cũng có một phản lực cùng độ lớn, nói cách khác, các lực tương tác giữa hai vật bao giờ cũng là những cặp lực cùng độ lớn, cùng phương, ngược chiều và khác điểm đặt.Ý NghĩaSửa đổiĐịnh luật 3 Newton chỉ ra rằng lực không xuất hiện riêng lẻ mà xuất hiện theo từng cặp động lực-phản lực. Nói cách khác, lực chỉ xuất hiện khi có sự tương tác qua lại giữa hai hay nhiều vật với nhau. Cặp lực này, định luật 3 nói rõ thêm, là cặp lực trực đối. Chúng có cùng độ lớn nhưng ngược chiều vật A và B. Nếu A tác dụng một lực lên B, thì B cũng gây ra một lực lên A và .Hơn nữa, trong tương tác, A làm thay đổi động lượng của B bao nhiêu thì động lượng của A cũng bị thay đổi bấy nhiêu theo chiều ngược lại. Xem thêmSửa đổi
Chú thíchSửa đổi
Đọc thêm và nguồn tham khảoSửa đổi
Liên kết ngoàiSửa đổi
|