Top 11 # Xem Nhiều Nhất Ý Nghĩa Của Định Luật 2 Newton Mới Nhất 3/2023 # Top Like

Newton đã khám phá ra mối quan hệ giữa chuyển động củaMặt trăng và chuyển động của một vật thể rơi tự do trên Trái đất . Bằng lý thuyết động lực học và hấp dẫn của mình , ông đã giải thích các định luật Kepler và thiết lập nên khoa học định lượng hiện đại về lực hấp dẫn. Newton đã giả định sự tồn tại của một lực hấp dẫn giữa tất cả các vật thể có khối lượng lớn, một lực không cần tiếp xúc với cơ thể và tác động ở khoảng cách xa. Bằng cách viện dẫn định luậtquán tính (các vật thể không bị tác dụng bởi một lực chuyển động với tốc độ không đổi trên một đường thẳng), Newton kết luận rằng một lực do Trái đất tác dụng lên Mặt trăng là cần thiết để giữ cho nó chuyển động tròn quanh Trái đất hơn là chuyển động trên một đường thẳng. Ông nhận ra rằng lực này có thể, ở tầm xa, giống như lực mà Trái đất kéo các vật thể trên bề mặt của nó xuống dưới. Khi Newton phát hiện ra rằng gia tốc của Mặt Trăng nhỏ hơn 1 / 3.600 so với gia tốc ở bề mặt Trái Đất, ông đã liên hệ con số 3.600 với bình phương bán kính Trái Đất. Ông tính rằng quỹ đạo chuyển động tròn đều bán kính R và chu kì T cần gia tốc hướng vào A không đổi bằng tích 4π 2 và tỷ lệ giữa bán kính với bình phương thời gian:

tác động của lực hấp dẫn lên Mặt trăng và Trái đất

Ảnh hưởng của lực hấp dẫn lên Trái đất và Mặt trăng.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Của Mặt trăng trên quỹ đạo có bán kính khoảng 384.000 km (239.000 dặm; khoảng 60 Trái Đất bán kính), và thời gian của nó là 27,3 ngày (nó kỳ synodic , hoặc thời gian đo về Pha Mặt Trăng, là khoảng 29,5 ngày). Newton nhận thấy gia tốc hướng vào của Mặt Trăng trên quỹ đạo của nó là 0,0027 mét / giây / giây, bằng (1/60) 2 gia tốc của một vật rơi trên bề mặt Trái Đất.

Lực hấp dẫn

Lực hấp dẫn của Trái đất yếu đi khi khoảng cách ngày càng tăng.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Trong lý thuyết của Newton, mọi hạt vật chất nhỏ nhất đều hút mọi hạt khác theo trọng trường, và trên cơ sở đó, ông đã chỉ ra rằng lực hút của một vật thể hữu hạn có đối xứng cầu giống như lực hút của toàn bộ khối lượng tại tâm vật thể. Tổng quát hơn, lực hút của bất kỳ vật thể nào ở một khoảng cách đủ lớn đều bằng lực hút của toàn bộ khối lượng tại tâm khối lượng. Do đó, ông có thể liên hệ hai gia tốc, của Mặt trăng và của một vật thể rơi tự do trên Trái đất, với một tương tác chung, một lực hấp dẫn giữa các vật thể nhỏ đi như là bình phương nghịch đảo của khoảng cách giữa chúng. Do đó, nếu khoảng cách giữa các vật thể tăng lên gấp đôi thì lực tác dụng lên chúng sẽ giảm đi một phần tư so với ban đầu.

Quan sát một thí nghiệm chứng minh vật thể nào chạy nhanh hơn 10 mét bằng cách so sánh vận động viên chạy nước rút nhanh nhất thế giới với một vật thể đang rơi

Một thí nghiệm để chứng minh cái nào nhanh hơn 10 mét: vận động viên chạy nước rút nhanh nhất thế giới hoặc một vật thể được kéo bởi trọng lực.

© MinutePhysics ( Một đối tác xuất bản Britannica ) Xem tất cả video cho bài viết này

Newton đã thấy rằng lực hấp dẫn giữa các vật thể phải phụ thuộc vào khối lượng của các cơ thể. Vì một vật thể có khối lượng M chịu một lực F sẽ tăng tốc với tốc độ F / M , nên một lực hấp dẫn tỷ lệ với M sẽ phù hợp với quan sát của Galileo rằng tất cả các vật thể đều tăng tốc dưới lực hấp dẫn về phía Trái đất với cùng một tốc độ, một thực tế mà Newton cũng đã thử nghiệm bằng thực nghiệm. Trong phương trình Newton F 12 là độ lớn của lực hấp dẫn tác dụng giữa các khối lượng M 1 và M 2 cách nhau một khoảng r 12 . Lực bằng tích của các khối lượng này và của G , một hằng số phổ quát , chia cho bình phương khoảng cách.

Lực tác dụng theo hướng của đường nối hai vật và do đó được biểu diễn tự nhiên dưới dạng vectơ , F. Nếu r là độ phân ly vectơ của hai vật thìTrong biểu thức này, hệ số r / r 3 tác động theo hướng của r và có giá trị bằng 1 / r 2 .

Lực hút của một số vật có khối lượng M 1 lên vật có khối lượng M làtrong đó Σ 1 có nghĩa là các lực do tất cả các vật thể hút phải cộng lại với nhau theo phương thẳng hàng. Đây là định luật hấp dẫn của Newton về cơ bản ở dạng ban đầu. Một biểu thức đơn giản hơn, phương trình (5), cho gia tốc bề mặt trên Trái đất. Đặt một khối lượng bằng khối lượng Trái đất M E và khoảng cách bằng bán kính r E của Trái đất thì gia tốc hướng xuống của một vật ở bề mặt g bằng tích của hằng số hấp dẫn phổ quát và khối lượng của Trái đất chia cho bình phương của bán kính:

Trọng lượng và khối lượng

The weight W of a body can be measured by the equal and opposite force necessary to prevent the downward acceleration; that is Mg. The same body placed on the surface of the Moon has the same mass, but, as the Moon has a mass of about 1/81 times that of Earth and a radius of just 0.27 that of Earth, the body on the lunar surface has a weight of only 1/6 its Earth weight, as the Apollo program astronauts demonstrated. Passengers and instruments in orbiting satellites are in free fall. They experience weightless conditions even though their masses remain the same as on Earth.

Equations (1) and (2) can be used to derive Kepler’s third law for the case of circular planetary orbits. By using the expression for the acceleration A in equation (1) for the force of gravity for the planet GMPMS/R2 divided by the planet’s mass MP, the following equation, in which MS is the mass of the Sun, is obtained:

Kepler’s very important second law depends only on the fact that the force between two bodies is along the line joining them.

Newton was thus able to show that all three of Kepler’s observationally derived laws follow mathematically from the assumption of his own laws of motion and gravity. In all observations of the motion of a celestial body, only the product of G and the mass can be found. Newton first estimated the magnitude of G by assuming Earth’s average mass density to be about 5.5 times that of water (somewhat greater than Earth’s surface rock density) and by calculating Earth’s mass from this. Then, taking ME and rE as Earth’s mass and radius, respectively, the value of G was which numerically comes close to the accepted value of 6.6743 × 10−11 m3 s−2 kg−1, first directly measured by Henry Cavendish.

Comparing equation (5) for Earth’s surface acceleration g with the R3/T2 ratio for the planets, a formula for the ratio of the Sun’s mass MS to Earth’s mass ME was obtained in terms of known quantities, RE being the radius of Earth’s orbit:

The motions of các mặt trăng của Sao Mộc (do Galileo phát hiện) xung quanh Sao Mộc tuân theo định luật Kepler cũng giống như các hành tinh xung quanh Mặt trời. Do đó, Newton tính toán rằng Jupiter, với bán kính 11 lần lớn hơn Trái đất, đã có kích thước lớn hơn Trái Đất nhưng chỉ 318 lần 1 / 4 như dày đặc.

Có 1 câu chuyện về trái táo rơi trúng đầu. Một câu chuyện tưởng chừng bình thường nhưng lại làm nên 1 thiên tài!

Isaac Newton là nhà thiên tài – người có ảnh hưởng rất to lớn đến lịch sử nhân loại. 3 định luật Newton của ông: Định luật I Newton, đ ịnh luật II Newton, đ ịnh luật III Newton được công nhận và được ứng dụng rộng rãi.

Sinh ngày: 4 tháng 1 năm 1643 [Lịch cũ: 25 tháng 12 năm 1642] tại Lincolnshire, Anh

Mất ngày: 31 tháng 3 năm 1727 (84 tuổi) [Lịch cũ: 20 tháng 3, 1726 (83 tuổi)] tại Kensington, Luân Đôn, Anh

Quốc tịch: Anh

Học vấn: Tiến sĩ

Công trình: Cơ học Newton, vạn vật hấp dẫn, vi phân, quang học, định lý nhị thức.

Chuyên ngành: Tôn giáo, vật lý, toán học, thiên văn học, triết học, giả kim thuật.

Nơi công tác: Đại học Cambridge Hội Hoàng gia

Người hướng dẫn luận án tiến sĩ: Isaac Barrow, Benjamin Pulleyn

Các nghiên cứu sinh nổi tiếng: Roger Cotes, William Whiston

Phát biểu định luật 1 Newton

Đinh luật 1 Newton hay định luật quán tính được phát biểu như sau:

Một vật thể sẽ giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều nếu như không có một lực nào tác dụng lên nó hoặc nếu như tổng các lực tác dụng lên nó bằng không.

Phát biểu khác:

Trong mọi vũ trụ hữu hình, chuyển động của một chất điểm trong một hệ quy chiếu cho trước Φ sẽ được quyết định bởi tác động của các lực luôn triệt tiêu nhau khi và chỉ khi vân tốc của chất điểm đó bất biến trong Φ. Nói cách khác, một chất điểm luôn ở trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều trong hệ quy chiếu Φ trừ khi có một ngoại lực khác 0 tác động lên chất điểm đó.

Biểu thức định luật 1 Newton

Định luật Newton 1 chỉ ra rằng lực không phải là nguyên nhân cơ bản gây ra chuyển động của các vật. Hay đúng hơn là nguyên nhân gây ra sự thay đổi trạng thái chuyển động (thay đổi vận tốc/động lượng của vật).

Đang ngồi trên xe chuyển động thẳng đều. Xe rẽ sang trái: tất cả các hành khách đều nghiêng sang phải theo hướng chuyển động cũ.

Đang ngồi trên xe chuyển động thẳng đều. Xe đột ngột hãm phanh: tất cả các hành khách trên xe đều bị chúi về phía trước…

Phát biểu định luật 2 Newton

Sự biến thiên động lượng của một vật thể tỉ lệ thuận với xung lực tác dụng lên nó, và véc tơ biến thiên động lượng này sẽ cùng hướng với véc tơ xung lực gây ra nó. Hay 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.

Biểu thức định luật 2 Newton

Véc tơ F – là tổng ngoại lực tác dụng lên vật (đơn vị N)

Véc tơ a – là gia tốc (đơn vị m/s²)

m – là khối lượng vật (đơn vị kg)

Trong trường hợp vật chịu cùng lúc nhiều lực tác dụng F1, chúng tôi thì F là hợp lực của các lực:

Công thức định luật Newton thứ 2 phổ biến: F = m.a , với F là ngoại lực tác dụng lên vật (N), m là khối lượng của vật (kg), a là gia tốc của vật (m/s²)

Khối lượng và mức quán tính

Định nghĩa: Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.

Tính chất của khối lượng:

Khối lượng là một đại lượng vô hướng, dương và không đổi đối với mỗi vật.

Khối lượng có tính chất cộng.

Trọng lực và trọng lượng

Trọng lực: là lực của Trái Đất tác dụng vào vật, gây ra cho chúng gia tốc rơi tự do. Trọng lực được kí hiệu là véc tơ P. Ở gần trái đất trọng lực có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống. Điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật gọi là trọng tâm của vật.

Độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật gọi là trọng lượng của vật, kí hiệu là P. Trọng lượng của vật được đo bằng lực kế. Công thức tính trọng lượng:

Khi một vật tác dụng lên vật khác một lực thì vật đó cũng bị vật kia tác dụng ngược trở lại một lực. Ta nói giữa 2 vật có sự tương tác.

Phát biểu định luật 3 Newton

Định luật Newton thứ 3 được 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.

Biểu thức định luật 3 Newton

Một trong hai lực tương tác giữa hai vật gọi là lực tác dụng còn lực kia gọi là phản lực.

Đặc điểm của lực và phản lực :

Lực và phản lực luôn luôn xuất hiện (hoặc mất đi) đồng thời.

Lực và phản lực có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều. Hai lực có đặc điểm như vậy gọi là hai lực trực đối.

Lực và phản lực không cân bằng nhau vì chúng đặt vào hai vật khác nhau.

Định luật Newton thứ 3 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.

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.

Các dạng bài tập về định luật Newton

Áp dụng 3 định luật Niu-tơn

Bài 1. Một ô tô có khối lượng 1 tấn đang chuyển động với v = 54 km/h thì hãm phanh. Chuyển động chậm dần đều. Biết lực hãm 3000N. a) Xác định quãng đường xe đi được cho đến khi dừng lại. b) Xác định thời gian chuyển động cho đến khi dừng lại.

Hướng dẫn giải: Chọn chiều + là chiều chuyển động, gốc thời gian lúc bắt đầu hãm phanh.

Hướng dẫn giải:

Bài tập tự luyện về định luật Newton

Bài 1: Cho viên bi A chuyển động tới va chạm vào bi B đang đứng yên, v A = 20m/s. Sau va chạm bi A tiếp tục chuyển động theo phương cũ với v = 10m/s. Thời gian xảy ra va chạm là 0,4s. Tính gia tốc của 2 viên bi, biết m A = 200g, m B = 100g.

Bài 2 : Một vật đang đứng yên, được truyền 1 lực F thì sau 5s vật này tăng v = 2m/s. Nếu giữ nguyên hướng của lực mà tăng gấp 2 lần độ lớn lực F vào vật thì sau 8s. Vận tốc của vật là bao nhiêu?

Bài 3: Lực F 1 tác dụng lên viên bi trong khoảng Δ t = 0,5s làm thay đổi vận tốc của viên bi từ 0 đến 5 cm/s. Tiếp theo tác dụng lực F 2 = 2.F 1 lên viên bi trong khoảng Δ t =1,5s thì vận tốc tại thời điểm cuối của viên bi là? ( biết lực tác dụng cùng phương chuyển động).

Bài 4: Một ô tô có khối lượng 500 kg đang chuyển động thẳng đều thì hãm phanh chuyển động chậm dần đều trong 2s cuối cùng đi được 1,8 m. Hỏi lực hãm phanh tác dung lên ô tô có độ lớn là bao nhiêu?

Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!

§4 PHÂN TÍCH CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON CỦA CHUYỂN ĐỘNG

GV: Hãy phát biểu định luật I Newton của chuyển động.

HS: Một vật vẫn đứng yên hoặc ở trạng thái chuyển động thẳng đều cho đến khi tác dụng của những vật khác buộc nó thay đổi trạng thái đó.

GV: Định luật này có giá trị trong mọi hệ quy chiếu hay không?

HS: Em không hiểu câu hỏi của thầy.

GV: Nếu em nói một vật là đứng yên, em muốn nói nó đứng yên so với một vật nào đó, trong trường hợp đã cho, đóng vai trò là hệ quy chiếu. Thật là vô nghĩa nếu nói một vật là đứng yên hoặc chắc chắn chuyển động mà không chỉ rõ hệ quy chiếu. Bản chất của chuyển động của một vật phụ thuộc vào sự chọn lựa hệ quy chiếu. Chẳng hạn, một vật đang nằm trên sàn của một toa xe đang chạy trên ray là đứng yên so với hệ quy chiếu gắn với xe, nhưng lại chuyển động đối với hệ quy chiếu gắn với đường ray. Giờ ta có thể trở lại câu hỏi của tôi. Định luật I Newton có giá trị cho mọi hệ quy chiếu hay không?

HS: Vâng, có lẽ vậy.

GV: Tôi thấy câu hỏi này khiến em mơ hồ rồi. Các thí nghiệm cho thấy định luật I Newton không có giá trị cho mọi hệ quy chiếu. Xét ví dụ vật nằm trên sàn của một toa xe đang chạy trên ray. Chúng ta sẽ bỏ qua sự ma sát giữa vật và mặt sàn. Trước tiên ta sẽ xử lí vị trí của vật theo một hệ quy chiếu gắn liền với xe. Ta có thể quan sát thấy cái sau đây: vật nằm yên trên sàn và, hết sức bất ngờ, nó bắt đầu trượt trên sàn mặc dù không có bất kì loại tác dụng nào hiển hiện cả. Ở đây ta có một sự vi phạm rõ ràng của định luật I Newton của chuyển động. Lời giải thích thông thường của hiệu ứng này là toa xe, cái đang chuyển động theo đường thẳng và với vận tốc đều, bắt đầu giảm tốc, vì đoàn tàu bị phanh, và vật đó, do không có ma sát, tiếp tục duy trì trạng thái chuyển động thẳng đều của nó so với đường ray. Từ đây ta có thể kết luận rằng định luật I Newton đúng trong một hệ quy chiếu gắn với đường ray, nhưng không đúng trong một hệ quy chiếu gắn với một toa xe đang giảm tốc.

Các hệ quy chiếu để cho định luật I Newton có giá trị được nói là quán tính; còn những hệ quy chiếu trong đó định luật I Newton không đúng được nói là phi quán tính. Đối với đa số hiện tượng thường gặp, ta có thể giả sử mọi hệ quy chiếu là quán tính nếu nó gắn liền với mặt đất, hoặc gắn liền với bất kì vật thể nào khác nằm yên so với mặt đất hoặc đang chuyển động thẳng đều. Các hệ quy chiếu phi quán tính là những hệ chuyển động có gia tốc, chẳng hạn những hệ đang quay, thang máy đang tăng tốc hoặc giảm tốc, vân vân. Lưu ý rằng không những định luật I Newton của chuyển động không đúng đối với những hệ quy chiếu phi quán tính, mà định luật II Newton cũng vậy (vì định luật I là một trường hợp đặc biệt của định luật II).

HS: Nhưng nếu không thể sử dụng các định luật Newton cho những hệ quy chiếu đang chuyển động có gia tốc, thì làm thế nào chúng ta có thể xử lí những bài toán cơ trong những hệ như vậy?

GV: Tuy vậy, các định luật Newton của chuyển động có thể dùng trong những hệ quy chiếu phi quán tính. Tuy nhiên, để làm như vậy, sẽ cần áp dụng một lực nữa, trên danh nghĩa thuần túy, lên vật. Lực này, gọi là lực quán tính, bằng tích khối lượng của vật và gia tốc của hệ quy chiếu, và chiều của nó ngược chiều với gia tốc của vật. Tôi nhấn mạnh rằng không có lực nào như vậy thật sự tồn tại hết mà nó chỉ được đưa vào trên danh nghĩa để các định luật Newton của chuyển động sẽ vẫn đúng trong một hệ quy chiếu phi quán tính.

Tuy nhiên, tôi khuyên em nên chỉ sử dụng hệ quy chiếu quán tính trong khi giải toán. Khi đó, tất cả những lực mà em xử lí sẽ thật sự là những lực có tồn tại.

HS: Nhưng nếu chúng ta tự hạn chế mình với những hệ quy chiếu quán tính, thì ta không thể phân tích, chẳng hạn, bài toán về một vật nằm trên một cái đĩa đang quay.

GV: Tại sao lại không thể chứ? Việc chọn hệ quy chiếu là tùy ý em. Nếu trong một bài toán như vậy, em sử dụng một hệ quy chiếu gắn với cái đĩa (tức là một hệ phi quán tính), thì vật được xem là đứng yên. Nhưng nếu hệ quy chiếu của em gắn với mặt đất (tức là một hệ quy chiếu quán tính), thì vật được xử lí là đang chuyển động tròn. Tôi khuyên em nên chọn một hệ quy chiếu quán tính.

Và bây giờ hãy phát biểu định luật II Newton của chuyển động.

HS: Định luật này có thể viết là F = ma, trong đó F là lực tác dụng lên vật, m là khối lượng của nó và a là gia tốc.

GV: Câu trả lời súc tích của em là rất tiêu biểu. Tôi sẽ đưa ra ba nhận xét về câu phát biểu của em; hai nhận xét không quan trọng cho lắm và một nhận xét là thiết yếu. Trước tiên, không phải lực là do gia tốc gây ra mà, trái lại, gia tốc là kết quả của lực tác dụng. Do đó, sẽ hợp lí hơn nếu viết phương trình của định luật II là

trong đó B là hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào sự chọn lựa đơn vị đo của các đại lượng trong phương trình (10). Lưu ý rằng phần trả lời của em không có nhắc tới hệ số tỉ lệ B.

Thứ hai, một vật được gia tốc bởi tất cả các lực tác dụng lên nó (mặc dù một số lực có thể cân bằng nhau). Do đó, trong phát biểu định luật em không nên dùng từ “lực”, mà nên dùng từ “hợp lực”.

Nhận xét thứ ba của tôi là cái quan trọng nhất. Định luật II Newton xác lập mối liên hệ giữa lực và gia tốc. Nhưng lực và gia tốc là những đại lượng vec-tơ, được đặc trưng không những bởi giá trị số (độ lớn) của chúng mà còn bởi hướng của chúng nữa. Phát biểu định luật của em không nêu rõ được những hướng đó. Đây là một thiếu sót cơ bản. Phát biểu của em đã bỏ sót một phần thiết yếu của định luật II Newton của chuyển động. Phát biểu đúng là như sau: gia tốc của một vật tỉ lệ thuận với hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên vật, tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật và cùng chiều với hợp lực. Phát biểu này có thể biểu diễn giải tích bởi công thức

(trong đó mũi tên phía trên đầu kí tự là kí hiệu cho vec-tơ).

HS: Khi ở bài 2 chúng ta nói về các lực tác dụng lên một vật bị ném lên xiên một góc so với phương ngang, thầy có nói sau này thầy sẽ giảng rõ hướng chuyển động của một vật không nhất thiết trùng với hướng của lực tác dụng lên nó. Khi đó thầy có nhắc tới định luật II Newton.

Suy ra vec-tơ gia tốc hướng cùng chiều với vec-tơ , đại lượng thể hiện sự biến thiên vận tốc trong khoảng thời gian đủ ngắn. Cái rõ ràng từ Hình 18 là các vec-tơ vận tốc và vec-tơ biến thiên vận tốc có thể hướng theo những chiều hoàn toàn khác nhau. Điều này có nghĩa là, trong trường hợp tổng quát, vec-tơ vận tốc và vec-tơ gia tốc cũng có chiều khác nhau. Rõ chưa nhỉ?

HS: Vâng, giờ thì em hiểu rồi. Ví dụ, khi một vật chuyển động theo một vòng tròn, vận tốc của vật hướng tiếp tuyến với vòng tròn đó, nhưng gia tốc của nó thì hướng theo bán kính về phía tâm quay (em muốn nói tới gia tốc hướng tâm).

GV: Ví dụ của em khá hợp lí. Giờ ta hãy trở lại mối liên hệ (11) và làm sáng tỏ rằng chính gia tốc chứ không phải vận tốc mới hướng theo chiều của lực tác dụng, và một lần nữa chính gia tốc chứ không phải vận tốc mới có liên hệ với độ lớn của lực này. Mặt khác, bản chất của chuyển động của một vật tại một thời điểm cho trước bất kì được xác định bởi chiều và độ lớn của vận tốc của nó tại thời điểm đã cho (vec-tơ vận tốc luôn luôn tiếp tuyến với đường đi của vật). Vì gia tốc và vận tốc là những vec-tơ khác nhau, nên chiều của lực tác dụng và chiều chuyển động của vật có thể không trùng nhau trong trường hợp tổng quát. Như vậy, bản chất của chuyển động của một vật tại một thời điểm cho trước không chỉ được xác định bởi những lực tác dụng lên vật tại thời điểm đã cho đó.

HS: Điều này đúng trong trường hợp tổng quát. Nhưng, tất nhiên, chiều của lực tác dụng và của vận tốc có thể trùng nhau.

GV: Chắc chắn, điều đó là có thể. Hãy nâng một vật lên và buông nhẹ nó ra, sao cho không truyền cho nó một vận tốc ban đầu nào. Ở đây chiều chuyển động sẽ trùng với chiều của trọng lực. Tuy nhiên, nếu em truyền một vận tốc ban đầu nằm ngang cho vật thì chiều chuyển động của nó sẽ không trùng với chiều của trọng lực; vật sẽ đi theo một đường parabol. Mặc dù trong cả hai trường hợp vật chuyển động do tác dụng của cùng một lực – trọng lực của nó – nhưng bản chất của chuyển động của nó khác nhau. Một nhà vật lí sẽ nói rằng sự khác biệt này là do các điều kiện ban đầu khác nhau: lúc bắt đầu chuyển động vật không có vận tốc trong trường hợp thứ nhất và có một vận tốc hướng ngang nhất định trong trường hợp thứ hai. Minh họa trong Hình 19 là quỹ đạo của những vật được ném lên với vận tốc ban đầu có chiều khác nhau, nhưng trong tất cả các trường hợp có cùng một lực, trọng lực của vật, tác dụng lên nó.

HS: Điều đó có nghĩa là bản chất của chuyển động của một vật tại một thời điểm cho trước không những phụ thuộc vào các lực tác dụng lên vật tại thời điểm này, mà còn phụ thuộc vào các điều kiện ban đầu phải không thầy?

GV: Chính xác. Cần nhấn mạnh rằng các điều kiện ban đầu phản ánh sự khởi đầu của vật. Chúng là kết quả của các lực đã tồn tại trước đó. Những lực này không còn tồn tại nữa, nhưng kết quả của sự tồn tại của chúng vẫn biểu hiện. Từ quan điểm triết học, điều này chứng minh mối liên hệ của quá khứ với hiện tại, tức là nguyên lí nhân quả. Lưu ý rằng nếu công thức của định luật II Newton chứa vận tốc thay vì gia tốc, thì mối liên hệ này của quá khứ và hiện tại sẽ không hiển hiện. Trong trường hợp này, vận tốc của một vật tại một thời điểm cho trước (tức là bản chất của chuyển động của nó tại một thời điểm cho trước) sẽ hoàn toàn được xác định bởi những lực tác dụng lên vật đúng tại thời điểm này; quá khứ sẽ không có ảnh hưởng lên bất cứ cái gì ở hiện tại.

Tôi muốn trích dẫn một ví dụ nữa minh họa cho điều vừa nói. Nó được trình bày trong Hình 20: một quả cầu treo dưới một sợi dây chịu tác dụng của hai lực, trọng lực và lực căng của sợi dây. Nếu nó bị kéo lệch sang một bên của vị trí cân bằng rồi buông ra, nó sẽ bắt đầu dao động. Tuy nhiên, nếu truyền cho quả cầu một vận tốc nhất định theo chiều vuông góc với mặt phẳng lệch, thì quả cầu sẽ bắt đầu chuyển động theo một vòng tròn với vận tốc đều. Như các em có thể thấy, tùy vào các điều kiện ban đầu, quả cầu hoặc là dao động trong một mặt phẳng (Hình 20 a), hoặc là chuyển động với vận tốc đều theo một vòng tròn (Hình 20 b). Chỉ có hai lực tác dụng lên nó trong mỗi trường hợp: trọng lực của nó và lực căng của sợi dây.

HS: Em chưa từng xét các định luật Newton từ quan điểm này.

GV: Chẳng có gì ngạc nhiên khi mà một số học sinh, lúc cố gắng xác định các lực tác dụng lên một vật, xây dựng lập luận của mình dựa trên bản chất của chuyển động mà trước tiên không tìm xem những vật nào có tương tác với vật đã cho. Các em có thể nhớ lại cái các em đã làm giống như vậy. Đó chính là nguyên nhân, khi vẽ Hình 8 c và 8 d, các em thấy tập hợp lực tác dụng lên vật trong những trường hợp đó sẽ khác nhau. Thật ra, trong cả hai trường hợp đó, có hai lực tác dụng lên vật: trọng lực của nó và lực căng của sợi dây.

HS: Giờ thì em hiểu tập hợp những lực giống nhau có thể gây ra những chuyển động có bản chất khác nhau và do đó số liệu về bản chất của chuyển động của một vật không thể xem là một điểm xuất phát trong việc xác định các lực tác dụng lên vật đó.

GV: Em đã phát biểu vấn đề rất chính xác. Tuy nhiên, không cần tiến xa như vậy đâu. Mặc dù những loại chuyển động khác nhau có thể được gây ra bởi cùng một tập hợp lực (như trong Hình 20), nhưng liên hệ số học của những lực đang tác dụng đó khác nhau cho những loại chuyển động khác nhau. Điều này có nghĩa là sẽ có một hợp lực tác dụng khác nhau cho mỗi chuyển động. Như vậy, chẳng hạn, trong chuyển động đều của một vật theo một vòng tròn, hợp lực sẽ là lực hướng tâm; trong dao động trong một mặt phẳng thì hợp lực sẽ là lực hồi phục. Từ đây ta suy ra rằng mặc dù số liệu về loại chuyển động của một vật không thể giữ vai trò là cơ sở cho việc xác định các lực tác dụng, nhưng chúng không hẳn là vô ích.

Trong phần liên hệ này, chúng ta hãy trở lại với ví dụ trong Hình 20. Giả sử góc giữa phương của sợi dây và phương thẳng đứng là đã biết và trọng lượng P của vật cũng vậy. Hãy tìm lực căng T ở sợi dây khi (1) vật dao động đang ở vị trí biên của nó, và (2) khi vật đang chuyển động đều theo quỹ đạo tròn. Trong trường hợp thứ nhất, hợp lực là lực hồi phục và nó vuông góc với sợi dây. Do đó, trọng lượng P của vật được phân tích thành hai thành phần, với một thành phần hướng theo hợp lực và thành phần kia vuông góc với nó (tức là hướng theo sợi dây). Khi đó các lực vuông góc với lực hồi phục, tức là những lực tác dụng theo phương của sợi dây, cân bằng nhau (xem Hình 21a). Do đó

Trong trường hợp thứ hai, hợp lực là lực hướng tâm và hướng theo phương ngang. Do đó, lực căng của sợi dây sẽ được phân tích thành một thành phần thẳng đứng và một thành phần nằm ngang, và những lực vuông góc với hợp lực, tức là những lực thẳng đứng, sẽ cân bằng nhau (Hình 21 b). Khi đó

Như các em có thể thấy, việc biết bản chất của chuyển động của vật tỏ ra hữu ích trong việc xác định lực căng của sợi dây.

HS: Nếu như em hiểu rõ hết điều này, thì từ việc biết sự tương tác của các vật, ta có thể tìm các lực tác dụng lên một vật trong số chúng; nếu ta biết những lực này và những điều kiện ban đầu, thì ta có thể dự đoán bản chất của chuyển động của vật (độ lớn và chiều của vận tốc của nó tại một thời điểm bất kì). Mặt khác, nếu ta biết loại chuyển động của một vật, ta có thể xác định mối liên hệ giữa các lực tác dụng lên nó. Em lập luận như vậy có đúng không?

GV: Khá lắm.

[phần này sách bị mất 2 trang :)] Vui lòng ghi rõ “Nguồn chúng tôi khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Thêm ý kiến của bạn

L10.2.2 Bài tập Các định luật Newton Bài tập về định luật II Niu Tơn: Ví dụ 1: Lực F Truyền cho vật khối lượng = 2 kg gia tốc . a)Hỏi lực F sẽ truyền cho vật khối lượng = 0,5kg gia tốc bao nhiêu? b)Hỏi lực F sẽ truyền cho vật có khối lượng một gia tốc là bao nhiêu? Ví dụ 2: Một ô tô khối lượng 2 tấn đang chuyển động với tốc độ 36km/h thì hãm phanh, đi thêm được 500m rồi dừng lại. Xác định lực cản tác dụng vào ô tô. 0 2 6 10 t(s) v(m/s) 2 Ví dụ 3: Một vật khối lượng 2kg chuyển động dưới tác dụng của lực kéo và một lực cản có độ lớn không đổi 2N. Đồ thị vận tốc của vật như hình bên. Hãy vẽ đồ thi sự biến thiên của độ lớn lực kéo theo thời gian Ví dụ 4 Lực F Truyền cho vật khối lượng gia tốc , truyền cho vật khối lượng gia tốc . Hỏi lực F sẽ truyền cho vật có khối lượng một gia tốc là bao nhiêu? Ví dụ 5 Dưới tác dụng của lực F nằm ngang, xe lăn chuyển động không vận tốc đầu, đi được quãng đường 2,5 m trong thời gian t. Nếu đặt thêm vật khối lượng 250 g lên xe thì xe chỉ đi được quãng đường 2m trong thời gian t. Bỏ qua lực cản. Tìm khối lượng xe. Ví dụ 6 Một chiếc xe khối lượng m = 100 kg đang chạy với vận tốc 30,6 km/h thì hãm phanh. Biết lực hãm phanh là 250 N. Tìm quãng đường xe còn chạy thêm đến khi dừng hẳn Bài tập về định luật III Niu Tơn: Ví dụ 7: Xác định đầy đủ các lực tác dụng lên vật A khối lượng m= 5kg trong các trường hợp sau, biết các vật đứng cân bằng a) b) c) A B d) Qua bài tập thí dụ hãy rút ra kết luận: +Lực do mặt tiếp xúc tác dụng vào vật có phương, chiều như thế nào so với bề mặt tiếp xúc. + Lực căng của sợi dây có phương, chiều như thế nào? Ở hình d) hãy so sánh độ lớn lực căng dây tác dụng vào A và độ lớn lực căng dây tác dụng vàoB. Ví dụ 8: Một vật khối lượng 1kg`chuyển động về phía trước với tốc độ 5m/s va chạm vào vật thứ 2 đứng yên. Sau va chạm vật 1 chuyển động ngược lại với tốc độ 1 m/s còn vật 2 chuyển động với tốc độ 2m/s. Hỏi khối lượng vật thứ 2 Luyện tập Bài 1: Một ô tô có khối lượng 1500kg a) Khi khởi hành được tăng tốc bởi lực 300N trong 15 giây đầu tiên. Hỏi tốc độ của xe đạt được ở cuối thời gian đó. b) Khi ô tô đang có vận tốc 3m/s thì tắt máy và khi đó chịu lực cản F = 600N. Hãy xác định quãng đường và thời gian ô tô chuyển động khi tắt máy. Bài 2: Phải tác động một lực 50N vào xe chở hàng khối lượng 400 kg trong thời gian bao lâu để nó tăng tốc từ 10m/s lên đến 12m/s Bài 3 Vật chịu tác dụng lực ngang F ngược chiều chuyển động thẳng trong 6 s, vận tốc giảm từ 8m/s còn 5m/s. Trong 10s tiếp theo lực tác dụng tăng gấp đôi về độ lớn còn hướng không đổi. Tính vận tốc vật ở thời điểm cuối. Bài 4: Một xe lăn khối lượng 50 kg, dưới tác dụng của 1 lực kéo theo phương nằm ngang chuyển động không vận tốc đầu từ đầu đến cuối phòng mất 10 s. Khi chất lên xe một kiện hàng, xe phải chuyển động mất 20 s. Bỏ qua ma sát. Tìm khối lượng kiện hàng. Bài 5: Lực F Truyền cho vật khối lượng gia tốc , truyền cho vật khối lượng gia tốc . Hỏi lực F sẽ truyền cho vật có khối lượng một gia tốc là bao nhiêu? Bài 6 Một vật khối lượng 0,5kg chuyển động nhanh dần đều với vận tốc ban đầu v0 = 2m/s. Sau thời gian 4 s nó đi được quãng đường s = 24m. Biết vật luôn chịu tác dụng của lực kéo Fk và lực cản FC = 0,5N. a)Tính độ lớn của lực kéo. b) Nếu sau thời gian 4 s đó, lực kéo ngừng tác dụng thì sau bao lâu vật sẽ dừng lại. 100 300 400 t(s) F(N) 300 0 -200 Bài 7: Một xe ô tô khối lượng m, dưới tác dụng của một lực kéo theo phương nằm ngang, chuyển động không vận tốc đầu trong quãng đường s hết giây. Khi chất lên xe một kiện hàng, xe phải chuyển động trong quãng đường s hết giây. Bỏ qua ma sát. Tìm khối lượng kiện hàng qua, m, ? Bài 8: Một vật nhỏ khối lượng 2kg, lúc đầu đứng yên. Nó bắt đầu chịu tác dụng đồng thời của 2 lực F1 = 3N và F2 = 4N. Góc giữa hai lực là 300. Tính quãng đường vật đi được sau 1,2s. Bài 9: Hợplực dụng lên một ô tô biến thiên theo đồ thị. Biết xe có khối lượng 2 tấn, vận tốc ban đầu bằng 0. Vẽ đồ thị vận tốc của xe. Bài tập về Định luật III Niu tơn Bài 10: Hai người kéo một sợi dây theo hai hai hướng ngược nhau, mỗi người kéo bằng một lực 50N. Hỏi dây có bị đứt không, biết rằng dây chịu được sức căng tối đa 80N. Bài 11: Hai quả bóng ép sát vào nhau trên mặt phẳng ngang. Khi buông tay, hai quả bóng lăn được những quãng đường 9 m và 4m rồi dừng lại. Biết sau khi rời nhau, hai quả bóng chuyển động chậm dần đều với cùng gia tốc. Tính tỉ số khối lượng hai quả bóng. Bài 12: Một quả bóng có khối lượng 0,2 kg bay với vận tốc 25m/s đến đập vuông góc vào bức tường rồi bị bật trở lại heo phương cũ với vận tốc 15m/s. Khoảng thời gian va chạm là 0,05s Tính lực tác dụng của bức tường vào quả bóng, coi lực này là không đổi trong suốt thời gian tác dụng. Trắc nghiệm Câu 1: Quán tính của vật là: A. Tính chất của vật có xu hướng bảo toàn cả về hướng và độ lớn vận tốc của nó B. Tính chất của vật có xu hướng bảo toàn khối lượng. C. Tính chất của vật có xu hướng bảo toàn vận tốc và khối lượng D. Tính chất của vật có xu hướng bảo toàn độ lớn của vận tốc. Câu 2 Khi vật chịu tác dụng của hợp lực có độ lớn và hướng không đổi thì: A. vật sẽ chuyển động tròn đều. B. vật sẽ chuyển động thẳng nhanh dần đều. C. vật sẽ chuyển động thẳng biến đổi đều. D. Vật chuyển động có gia tốc hoặc biến dạng Câu 3: Chọn câu sai. Trong tương tác giữa hai vật: A. gia tốc mà hai vật thu được luôn ngược chiều nhau và có độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng của chúng B. Hai lực trực đối đặt vào hai vật khác nhau nên không cân bằng nhau. C. Các lực tương tác giữa hai vật là hai lực trực đối. D. Lực và phản lực có độ lớn bằng nhau. Câu 4: Câu nào sau đây là đúng? A. Không có lực tác dụng thì vật không thể chuyển động. B. Một vật bất kì chịu tác dụng của một lực có độ lớn tăng dần thì chuyển động nhanh dần. C. Một vật có thể chịu tác dụng đồng thời của nhiều lực mà vẫn chuyển động thẳng đều. D. Không vật nào có thể chuyển động ngược chiều với lực tác dụng lên nó. Câu 5: Dưới tác dụng của một lực vật đang thu gia tốc; nếu lực tác dụng lên vật giảm đi thì độ lớn gia tốc sẽ: A. tăng lên. B. giảm đi. C. không đổi. D. bằng 0. Câu 6: Hãy chỉ ra kết luận sai. Lực là nguyên nhân làm cho: A. vật chuyển động. B. hình dạng của vật thay đổi. C. độ lớn vận tốc của vật thay đổi. D. hướng chuyển động của vật thay đổi. Câu 7: Vật nào sau đây chuyển động theo quán tính? A. Vật chuyển động tròn đều. B. Vật chuyển động trên một đường thẳng. C. Vật rơi tự do từ trên cao xuống không ma sát. D. Vật chuyển động khi tất cả các lực tác dụng lên vật mất đi. Câu 8: Nếu một vật đang chuyển động mà tất cả các lực tác dụng vào nó bỗng nhiên ngừng tác dụng thì vật: A. chuyển động chậm dần rồi dừng lại. B. lập tức dừng lại. C. vật chuyển ngay sang trạng thái chuyển động thẳng đều. D. vật chuyển động chậm dần trong một thời gian, sau đó sẽ chuyển động thẳng đều. Câu 9: Khi đang đi xe đạp trên đường nằm ngang, nếu ta ngừng đạp, xe vẫn tự di chuyển. Đó là nhờ: A. trọng lượng của xe B. lực ma sát nhỏ. C. quán tính của xe. D. phản lực của mặt đường Câu 10: Khi một con ngực kéo xe, lực tác dụng vào con ngựa làm cho nó chuyển động về phía trước là: A. lực mà con ngựa tác dụng vào xe. B. lực mà xe tác dụng vào ngựa. C. lực mà ngựa tác dụng vào đất. D. lực mà đất tác dụng vào ngựa. Câu 11: Đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của một vật là: A. trọng lương. B. khối lượng. C. vận tốc. D. lực. Câu 12: Chọn phát biểu đúng nhất. A. Vectơ lực tác dụng lên vật có hướng trùng với hướng chuyển động của vật. B. Hướng của vectơ lực tác dụng lên vật trùng với hướng biến dạng của vật. C. Hướng của lực trùng với hướng của gia tốc mà lực truyền cho vật. D. Lực tác dụng lên vật chuyển động thẳng đều có độ lớn không đổi. Câu 13 Trong các cách viết công thức của định luật II Niu - tơn sau đây, cách viết nào đúng? A. B. C. D. 1 2 Câu 14: Một quả bóng, khối lượng 0,50kg đang nằm yên trên mặt đất. Một cầu thủ đá bóng với một lực 250N. Thời gia chân tác dụng vào bóng là 0,020s. Quả bóng bay đi với tốc độ: A. 10m/s B. 2,5m/s C. 0,1m/s D. 0,01m/s Câu 15 Một vật được treo vào sợi dây mảnh 1 như hình. Phía dưới vật có buộc một sợi dây 2 giống như sợi dây 1. Nếu cầm sợi dây 2 giật thật nhanh xuống thì sợi dây nào sẽ bị đứt trước. A. phụ thuộc vào khối lượng của vật. B. Dây 1 và dây 2 cùng bị đứt. C. Dây 2. D. Dây 1 Câu 16: Hành khách ngồi trên xe ôtô đang chuyển động, xe bất ngờ rẽ sang phải. Theo quán tính hành khách sẽ: A. nghiêng sang phải. B. nghiêng sang trái. C. ngả người về phía sau. D. chúi người về phía trước Câu 17: Một vật có khối lượng 2kg chuyển động thẳng nhanh dần đều từ trạng thái nghỉ. Vật đó đi được 200cm trong thời gian 2s. Độ lớn hợp lực tác dụng vào nó là: A. 4N B. 1N C. 2N D. 100N Câu 18: Chọn phát biểu đúng. Người ta dùng búa đóng một cây đinh vào một khối gỗ: A. Lực của búa tác dụng vào đinh lớn hơn lực đinh tác dụng vào búa. B. Lực của búa tác dụng vào đinh về độ lớn bằng lực của đinh tác dụng vào búa. C. Lực của búa tác dụng vào đinh nhỏ hơn lực đinh tác dụng vào búa. D. Tùy thuộc đinh di chuyển nhiều hay ít mà lực do đinh tác dụng vào búa lớn hơn hay nhỏ hơn lực do búa tác dụng vào đinh. Câu 19: Khi một người kéo một thùng hàng chuyển động, lực tác dụng vào người làm người đó chuyển động về phía trước là: A. lực người tác dụng vào xe B. lực mà xe tác dụng vào người C. lực người tác dụng vào mặt đất D. lực mặt đất tác dụng vào người Câu 20: Một hợp lực 2N tác dụng vào 1 vật có khối lượng 2kg lúc đầu đứng yên, trong khoảng thời gian 2s. Đoạn đường mà vật đó đi được trong khoảng thời gian đó là: A. 8m B. 2m C. 1m D. 4m Câu 21 Một quả bóng có khối lượng 500g đang nằm trên mặt đất thì bị đá bằng một lực 200N. Nếu thời gian quả bóng tiếp xúc với bàn chân là 0,02s thì bóng sẽ bay đi với tốc độ bằng: A. 0,008m/s B. 2m/s C. 8m/s D. 0,8m/s Câu 22 Một lực không đổi tác dụng vào một vật có khối lượng 5kg làm vận tốc của nó tăng dần từ 2m/s đến 8m/s trong 3s. Độ lớn của lực tác dụng vào vật là: A. 2 N. B. 5 N. C. 10 N. D. 50 N. Câu 23: Một ô tô khối lượng 1 tấn đang chuyển động với tốc độ 72km/h thì hãm phanh, đi thêm được 500m rồi dừng lại. Chọn chiều dương là chiều chuyển động. Lực hãm tác dụng lên xe là: A. 800 N. B. 800 N. C. 400 N. D. -400 N. Câu 24: Lực truyền cho vật khối lượng gia tốc 2 m/s², truyền cho vật khối lượng gia tốc 6m/s². Lực sẽ truyền cho vật khối lượng gia tốc: v (m/s) 2 3 4 t(s) A. 1,5 m/s². B. 2 m/s². C. 4 m/s². D. 8 m/s². Câu 25: Một vật chuyển động thẳng có đồ thị tốc độ được biểu diễn trên hình vẽ. Trong khoảng thời gian nào các lực tác dụng vào vật cân bằng nhau? A. Từ 0 đến 2s B. Từ 2s đến 3s. C. Từ 3s đến 4s. D. Không có khoảng thời gian nào. Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ĐA A D A C B A D C C D B C B Câu 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 ĐA A C B C B D B C C D A A