Vật lí - Các khái niệm và quan hệ (Phần 8)

1.11 Định luật I Newton: định luật quán tính

Định luật I Newton là một trong những định luật quan trọng nhất và bị hiểu sai nhiều nhất trong vật lí học. Định luật I Newton phát biểu như sau:

Một vật sẽ vẫn đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều, trừ khi bị tác dụng bởi một ngoại lực không cân bằng.

Nói cách khác, những vật đang đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều không cần bất kì lực nào để duy trì trạng thái hiện tại của chúng. Một vật đứng yên bị tác dụng bởi hai lực cân bằng vẫn đứng yên và không cần lực nào khác để giữ sự đứng yên đó. Ta sẽ không mong quyển sách trong Hình 1.32a đột ngột bắt đầu bay vòng quanh phòng trừ khi có một lực khác nữa tác dụng lên nó. Đối với những vật đang chuyển động thẳng đều, hãy tưởng tượng ta mang một quả bóng chày ra ngoài không gian vũ trụ và ném nó đi. Một khi quả bóng đã rời khỏi tay chúng ta và không còn chịu tác dụng của lực nào nữa, nó sẽ tiếp tục chuyển động ở tốc độ không đổi theo đường thẳng ra xa chúng ta mãi mãi! Không cần thêm lực nào để duy trì chuyển động của nó.

Ví dụ 16. Tìm hiểu định luật I Newton

Một cô giáo dạy vật lí đang lái chiếc Porsche 911 mới mua trên đường cao tốc với vận tốc không đổi 90 km/h. Tại sao cô không tắt máy xe và chuyển động ở tốc độ không đổi theo đường thẳng mãi mãi (giả sử con đường hoàn toàn thẳng tắp và không có giao lộ nào hết)?

Định luật I Newton: định luật quán tính

Bài giải và liên hệ lí thuyết

Hình 1.35 thể hiện các lực đang tác dụng lên xe. Chúng ta có thể giả sử rằng lực hướng lên do mặt đường tác dụng lên xe và trọng lực tác dụng lên xe hướng xuống là cân bằng nhau, nên hợp lực theo phương thẳng đứng là bằng không. Hai lực nằm ngang, tức lực của động cơ tác dụng lên xe và lực ma sát từ phía mặt đường và sức cản không khí, là cân bằng nếu chiếc xe đang chạy ở một vận tốc không đổi. Hai lực nằm ngang không còn cân bằng nếu động cơ của xe tắt máy. Với động cơ ngừng hoạt động, lực ma sát cuối cùng sẽ làm chiếc xe dừng lại.

Định luật I Newton: định luật quán tính

Hệ quy chiếu quán tính và hệ quy chiếu phi quán tính

Điểm nhìn từ đó ta quan sát chuyển động được gọi là hệ quy chiếu. Đó là “chỗ đứng” cố định từ đó ta đánh giá hoặc đo mọi chuyển động khác. Những tình huống trong đó định luật I Newton áp dụng được gọi là hệ quy chiếu quán tính. Trong một hệ quy chiếu quán tính, nhà quan sát hoặc đứng yên hoặc chuyển động ở một vận tốc không đổi so với hệ quy chiếu mà người đó đang quan sát. Một hệ quy chiếu phi quán tính thì có gia tốc, và định luật I Newton không áp dụng được.

Hãy tưởng tượng bạn đang ngồi trong một chiếc xe đang chạy trên một con đường hoàn toàn thẳng và hoàn toàn phẳng ở một tốc độ không đổi. Nếu, hết sức bất ngờ, người tài xế nhấn ga và làm cho xe tăng tốc, bạn sẽ cảm thấy có một lực đẩy bạn về phía lưng ghế ngồi. Từ hệ quy chiếu của bạn ở bên trong xe, bạn đang gia tốc ra phía sau; do đó, theo định luật I Newton, bạn cần một lực không cân bằng tác dụng lên bạn. Nhưng không có cái gì đẩy bạn ra sau hết; nên định luật I Newon không áp dụng được trong một hệ quy chiếu phi quán tính. Một nhà quan sát ở trong một hệ quy chiếu quán tính ở bên đường sẽ thấy có một lực tác dụng lên bạn (tức là bạn đang bị đẩy bởi phía lưng ghế ngồi của bạn) để gia tốc về phía trước cùng với chiếc xe. Vì thế, định luật I Newton chỉ áp dụng được trong hệ quy chiếu quán tính.

Hình 1.36 tóm tắt định luật I Newton và những trạng thái chuyển động mà nó áp dụng được.

Định luật I Newton: định luật quán tính

  1. Vẽ sơ đồ vật tự do cho mỗi tình huống sau đây, và xác định xem các lực là cân bằng hay không cân bằng. Giải thích sự lí giải của bạn trong từng trường hợp.
    1. Một người thủ môn đá vào quả bóng nằm dưới đất.
    2. Một nhà thiện xạ Olympic bị giật lùi khi nòng súng của anh ta khai hỏa.
    3. Một đồng xu rơi trong nước trong một cái giếng.
    4. Một người lính không quân thả xuống đất với cái dù đang mở.

 

Vật lí - Các khái niệm và quan hệ
Nhiều tác giả
Bản dịch của TVVL 

<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Làm thế nào tạo ra á kim không chứa kim loại?
22/09/2017
Một loại vật liệu mới gọi là “á kim thung lũng spin” vừa được các nhà vật lí ở Nga, Nhật Bản và Mĩ dự đoán dựa
Thiên văn học là gì?
20/09/2017
Loài người từ lâu đã hướng mắt lên bầu trời, tìm cách thiết đặt ý nghĩa và trật tự cho vũ trụ xung quanh mình. Mặc dù
Một số thông tin thú vị về Mặt trăng
16/09/2017
Mặt trăng là vật thể dễ tìm thấy nhất trên bầu trời đêm – khi nó hiện diện ở đó. Vệ tinh thiên nhiên duy nhất của
Sơ lược từ nguyên vật lí hạt (Phần 4)
27/08/2017
boson (Bose + on) Người đặt tên: Paul Dirac, 1945 Boson được đặt theo tên nhà vật lí Satyendra Nath Bose. Cùng với Albert Einstein,
Sơ lược từ nguyên vật lí hạt (Phần 3)
27/08/2017
quark (quark) Người đặt tên: Murray Gell-Mann, 1963 Quark là những hạt sơ cấp cấu tạo nên các hadron như proton và neutron, cũng như
Các chuẩn cho hệ SI mới
10/08/2017
Trong khi nước Mĩ vẫn ngoan cố sử dụng các đơn vị Anh như dặm, pound và độ Fahrenheit, thì phần đông thế giới thống nhất
Sơ lược từ nguyên vật lí hạt (Phần 2)
05/07/2017
muon (mu-meson; gọi tắt) Người đặt tên: Carl Anderson và Seth Neddermeyer, 1938 Muon là thành viên của họ lepton và hành xử giống
Sơ lược từ nguyên vật lí hạt (Phần 1)
26/06/2017
Làm thế nào proton, photon và các hạt khác có được tên gọi của chúng? Theo năm tháng, các nhà vật lí đã đặt tên cho những
Vui Lòng Đợi

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com