Các định luật của Newton về chuyển động là gì 83

Mục lục

Ba định luật Newton và trọng lực của vật

 

Share

Lượt xem:
2.884

Vật lý cổ điển là vật lý tuân theo các định luật Newton. Ba định luật Newton giúp giải thích rất nhiều các hiện tượng vật lý liên quan đến chuyển động, như chuyển động ném ngang, chuyển động của các hành tinh quanh mặt trời…

Chân dung nhà toán học, vật lý học Newton

Chân dung nhà toán học, vật lý học Newton

Định luật Newton thứ nhất (định luật I):

Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu các lực có hợp lực bằng không thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, vật đang chuyển động thẳng đều sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.

xét một thí nghiệm được mô tả như sau:

Bi sắt lăn trên máng nghiêng - định luật I newton
Thả một viên bi trên mặt phẳng nghiêng, viên bi sẽ lăn xuống và chuyển động trên mặt phẳng ngang, trong thực tế sau một khoảng thời gian viên bi sẽ dừng lại do ma sát giữa viên bi và mặt sàn. Nếu loại bỏ hoàn toàn ma sát thì viên bi sẽ chuyển động thẳng đều mãi mãi. Tuy nhiên việc loại bỏ hoàn toàn ma sát gần như là điều không thể cho nên để kiểm chứng tính đúng đắn của định luật I bằng thực nghiệm vẫn còn là một bài toán nan giải.

Quán tính:Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn

Theo định luật I ta thấy được một tính chất đặc biệt gắn với vật mà nhờ nó dù mất đi lực tác dụng vật vẫn tiếp tục chuyển động.

VD1: một người đang ngồi trên xe chuyển động thẳng đều bỗng nhiên xe hãm phanh người đó bị ngã người về phía trước. Tại sao lại như vậy? rõ ràng xe đã dừng lại và không có lực nào tác dụng vào người đó.

VD2: Vào một ngày đẹp trời muốn du lịch sang Châu Âu mít đặc nghĩ ra một cách là ngồi lên kinh khí cầu bay lên khỏi mặt đất rồi đứng yên tại đó cho trái đất quay khi nào đến Châu Âu thì mít đặc sẽ đáp xuống. Tuy nhiên trong thực tế không thể làm như vậy? tại sao?

Định luật Newton thứ hai (định luật II): Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn thỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

Biểu thức a =F/m → a = F/m

Trong đó

a: gia tốc (m/s2);

F: hợp lực tác dụng (N);

m: khối lượng (kg)

Khối lượng và mức quán tính:

Theo như định luật II Newton gia tốc của vật thì tỉ lệ nghịch với khối lượng => khối lượng càng lớn thì sức ì của vật càng lớn => quán tính lớn.

=> Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật, khối lượng càng lớn thì mức quán tính càng lớn và ngược lại.

Với định nghĩa này ta có thể so sánh khối lượng của các chất bất kỳ mà không còn phụ thuộc nhiều vào định lượng của nó giống như câu đố vui 1kg sắt và 1kg bông cái nào nặng hơn.

Trọng lực và trọng lượng:

Trọng lực: là lực hút của trái đất tác dụng vào các vật gây ra gia tốc rơi tự do g.

Biểu thức: P⃗   = mg⃗  

Trọng lượng: là độ lớn của trọng lực biểu thức P = m.g

trong đó P: trọng lực (N); m: khối lượng (kg); g: gia tốc rơi tự do (m/s2)

Định luật Newton thứ ba (định luật III): 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 là hai lực trực đối cùng giá, cùng độ lớn, ngược chiều nhau.

Biểu thức: F⃗ A– F⃗  BA

FAB : lực tác dụng của vật A lên vật B

FBA : lực tác dụng của vật B lên vật A

Lực và phản lực: một trong hai lực tương tác giữa hai vật gọi là lực tác dụng còn lực kia gọi là phản lực.

vật lý phổ thông, ba định luật Newton

Phân biệt giữa hai lực cân bằng và 2 lực trực đối

IV/ Bài tập vận dụng ba Định luật Newton:

Bài 1: Một vật khối lượng 8kg trượt xuống mặt phẳng nghiêng với gia tốc 2m/s2

=>Lực gây ra gia tốc: F = ma = 8.2 = 16 (N)

=> Trọng lượng của vật P = m.g = 8.10 = 80N

Bài 2: Quả bóng khối lượng 0,5 kg đang nằm yên, cầu thủ đá bóng bằng một lực 250N. Thời gian chân chạm bóng 0,02s.

gia tốc của quả bóng: a = F/m = 250/0,5 = 500 (m/s2)

vận tốc của quả bóng v = vo + at = 0 + 500. 0,02 = 10 (m/s) = 36 km/h

Bài 3: Ô tô tải (m1) va chạm với ô tô con (m2) => hai ô tô chịu lực F như nhau (theo định luật III)

ta có F = m1.a1 = m2.a2 vì m1 > m2 => a2 > a1 hay ô tô con nhận được gia tốc lớn hơn.

Bài4: người nâng túi xách bằng lực tác dụng 40N hướng lên => phản lực của túi tác dụng vào tay người kéo xuống dưới có độ lớn 40N, phản lực này do lực hút của trái đất sinh ra.

Bài 5: Ô tô đâm vào thanh chắn đường => lực tác dụng: đặt tại thanh chắn đường cùng hướng với chuyển động của ô tô; phản lực: thanh chắn tác dụng lên ô tô điểm đặt tại ô tô hướng ngược với chuyển động của ô tô cùng độ lớn với lực đâm.

Share

Định luật 2 Newton – 1 trong 3 định luật quan trọng của Vật lý

 

Trong việc giảng dạy các môn khoa học tự nhiên, đặc biệt là Vật lý, khi nghiên cứu chuyển động chúng ta biết rằng một vật khi thay đổi trạng thái chuyển động hay là bắt đầu chuyển động khi có một vật nào khác tác động lực vào. Và khi có một vật nào đó chuyển động sẽ có một lực được sinh ra gọi là gia tốc , gia tốc của 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 vật. Đó cũng chính là các diễn đạt đơn giản nhất của định luật 2 Newton, trong bài viết ngày hôm nay tôi và các bạn hãy cùng nhau đi hiểu kĩ hơn về định luật 2 Newton nhé, 1 trong 3 định luật quan trọng trong vật lý

Định nghĩa định luật 2 Newton

 sizes=

>>> 123+ mẫu kính lúp cầm tay ứng dụng nhiều trong đời sống

Chúng ta đều biết có lực khi vật chuyển động được gọi là gia tốc , vậy cái gì gây ra gia tốc và muốn tìm gia tốc thì chúng ta phải làm thế nào? Có cách tính gia tốc đó là  a =dv /dt nhưng nó rất hạn chế vì vận tốc vốn là một đại lượng tự thân của vật, trong khi cái quan trọng mà chúng ta cần nghiên cứu là tác dụng giữa các vật. Ta thường thấy vật có gia tốc khi chuyển động và có lực tác dụng lên nó, như vậy gia tốc chắc chắn sẽ liên quan đến lực vì lực là đại lượng đặc trung cho sự tác dụng của vật này lên vật kia. Và Newton là người đầu tiên đưa ra phương trình định luật 2 nhằm liên hệ giữa lực và gia tốc mà nó gây ra cho một vật đó là

Gia tốc vật thu được tỉ lệ thuận với độ lớn họp lực tác dụng lên vật và tỉ lệ nghịch với khổi lượng của vật đó. Hướng của gia tốc là hướng của hợp lực lên vật   a⃗ =dv/dt

Cách phát biểu định luật 2 Newton

 width=

>>> Xem thêm: 69+ mẫu ống nhòm giá rẻ siêu nét

Với cách phát biểu này cho phép tính gia tốc vật thu được khi nó chịu một lực (hoặc là hợp lực) tác dụng tức là đã trả lời cho chúng ta câu hỏi “ vật sẽ chuyển động như thế nào khi chịu lực tác dụng “- đây là một câu hỏi rất hay và quan trọng, nó không gì khác hơn là mục đích cơ học. Nó giải thích vì sao đẩy càng mạnh thì vật càng chuyển động nhanh hơn hoặc chuyển động của vật dễ bị giảm lại hơn ( Vì gia tốc tỉ lệ với độ lớn hợp lực áp lên vật ) và cho biết chiều hướng chuyển động của vật sau khi tương tác với một vật khác)

Công thức này cho ta định nghĩa khoa học về khối lượng , nói chính xác ơn là khối lượng quán tính : vật càng nặng thì càng khó tăng gia tốc hoặc càng khó hãm chuyển động của nó. Như vậy, khối lượng có quan hệ với sức ì hay sức đà mà ta gọi chúng là quán tính của vật . Do đó, người ta đã định nghĩa được khối lượng( khối lượng mà chúng ta đang nói đến là nằm trong định luật 2 Newton) như thước đó mức độ bảo toàn trạng thái chuyển động của vật và gọi đó là khổi lượng quán tính

Chúng ta được biết rằng là chỉ cần giải thích sự thay đổi trong chuyển động chứ không phải bản thân chuyển động ! Aristotle nghĩ răng ông cần giải thích lí do của chuyển động và cả sự thay đổi của chuyển động. Newton kế thừa tư tưởng của Galieo chống lại trường phái Aristotle  nhấn mạnh rằng chuyển động không cần phải giải thích, nó là một thuộc tính tự nhiên, chỉ có sự biến đổi của chuyển động là đòi hỏi một nguyên nhân vật lí. Do vậy , lực chỉ là nguyên nhân nhỏ làm biến đổi chuyển động chứ nó không phải lại nguyên nhân cơ bản của chuyển động

 sizes=

Định luật này chính là một chuẩn mực đề kết luận một hệ quy chiến là quán tính hay là phi quán tính. Từ đó, ta định nghĩa hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu tuân thủ nghiêm ngặt định luật 2 Newton. Các định luật của Newton nó chỉ nghiệm đúng trọng hệ quy chiếu quán tính tức là hệ quy chiếu chuyển động thẳng đều hoặc đứng yên so với một mốc cố định. Thật vậy , khi chúng ta quan sát vật A chuyển động mà thằng đều cho nhận xét “ lực là nguyên nhân làm thay đổi chuyển dộng” khi thấy một vật chuyển động với gia tốc a ,nhưng một quan sát vật B khác di chuyển với gia tốc a theo hướng của vật ( đối với quan sát viên A) thì lại thấy vật đó đứng yên và đưa ra kết luận “không có lực nào tác dụng lên vật” vì hệ quy chiếu của B là phi quán tính. A và B cho 2 kết luận mâu thuẫn bởi hệ quy chiếu của vật A và B khác nhau về bản chất

Từ định luật 2 Newton chúng ta có thể đưa ra kết luận rằng là lực chính là nguyên nhân chính gây ra chuyển động của một vật, và chính lực có thể làm cho vật dừng lại . Với bài viết này chúng tôi mong có thể giúp bạn có thể hiểu thêm được một phần gì đó về các định luật vật lí nói chung và 1 trong 3 định luật Newton nói riêng.

Các định luật Niu tơn (Newton), công thức và ý nghĩa của định luật Niu tơn

 

Vậy ba định luật Niu-tơn (Newton) được phát biểu như thế nào? ý nghĩa của định luật Niu tơn 1, định luật Niu tơn 2 là gì? công thức tính của các định luật Niu-tơn ra sao? chúng ta cùng tìm hiểu qua nội dung bài viết dưới đây.

I. ĐỊNH LUẬT I NIU-TƠN

1. Thí nghiệm của Ga-li-lê

a) Thí nghiệm

– Ông dùng hai máng nghiêng giống như máng nước, rất trơn rồi thả một hòn bi cho lăn xuống theo máng nghiêng 1. Hòn bi lăn ngược lên máng 2 đến một độ cao gần bằn độ cao ban đầu. Khi hạ thấp độ nghiêng của máng 2, hòn bi lăn trên máng 2 được một đoạn đường dài hơn.

– Ông cho rằng hòn bi không lăn được đến độ cao ban đầu là vì có ma sát. Ông tiên đoán nếu không có ma sát và nếu hai máng nằm ngang thì hòn bi sẽ lăn với vận tốc không đổi mãi mãi.

b) Nhận xét: Nếu không có lực ma sát thì không cần đến lực để duy trì chuyển động của một vật.

2. Định luật I Niu-tơn

– Phát biểu định luật I Niu-tơn: 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.

3. Quán tính

– Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn.

– Định luật I được gọi là định luật quán tính và chuyển động thẳng đều được gọi là chuyển động theo quán tính.

4. Ý nghĩa của định luật I Niu-tơn

– Mọi vật đều có khả năng bảo toàn vận tốc gọi là quán tính, biểu hiện của quán tính là:

 ◊ Xu hướng giữ nguyên trạng thái chuyển động thẳng đều

 ◊ Xu hướng giữ nguyên trạng thái đứng yên

– Chuyển động của một vật không chịu tác dụng của lực gọi là chuyển động theo quán tính.

II. ĐỊNH LUẬT II NIU-TƠN

1. Định luật II Newton

– Phát biểu định luật II Niu-tơn: 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.

  hay 

– Trong trường hợp vật chịu tác dụng của nhiều lực tác dụng  thì  là hợp lực của các lực đó.

  

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 một 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 của các vật đó.

3. Trọng lực. Trọng lượng

– Trọng lực là lực của Trái Đất tác dụng vào các vật, gây ra cho chúng gia tốc rơi tự do.

– Trọng lực được ký hiệu là , trọng lực tác dụng lên vật đặt tại trọng tâm của vật.

– Độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật gọi là trọng lượng của vật, ký hiệu là P.

– Trọng lượng của vật được đo bằng lực kế.

– Công thức của trọng lực:  

 Trong đó: m là khối lượng của vật (kg);   là gia tốc rơi tự do (g=9,8m/s2)

4. Ý nghĩa của định luật II Niu-tơn

– Định luật II Niu-tơn cho biết mối liên hệ giữa hợp lực, gia tốc và khối lượng của vật, từ đó có thể ứng dụng trong công nghiệp sản xuất máy móc, dụng cụ có khối lượng hợp lý, giảm ma sát khi cần thiết.

– Thí dụ khi thiết kế xe đua F1 (Formula 1) cần giảm khối lượng xe, thân xe giảm lực cản,… để có thể tăng tốc nhanh.

III. ĐỊNH LUẬT III NIU-TƠN

1. Sự tương tác giữa các vật

– 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.

2. Định luật II Niu-tơn

– Phát biểu định luật II Newton: 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 có cùng giá, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều.

 hay 

3. Lực và phản lực

• Trong tuơng tác giữa hai vật, một lực gọi là lực tác dụng, còn lực kia gọi là phản lực.

• Lực và phản lực có những đặc điểm sau đây:

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

 – Lực và phản lực là hai lực trực đối (cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều).

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

IV. Bài tập vận dụng các định luật Niu-tơn

* Bài 1 trang 64 SGK Vật Lý 10: Phát biểu định luật I Niu – Tơn. Quán tính là gì?

° Lời giải Bài 1 trang 64 SGK Vật Lý 10:

– Phát biểu định luật I Niu-tơn: Nếu mỗi 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.

– Quán tính: là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn.

* Bài 2 trang 64 SGK Vật Lý 10: Phát biểu và viết hệ thức của định luật II Niu–tơn.

° Lời giải Bài 2 trang 64 SGK Vật Lý 10:

– Phát biểu Định luật II Niu-tơn: Gia tốc của 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.

– Công thức định luật II Newton:  hay 

* Bài 3 trang 64 SGK Vật Lý 10: Nêu định nghĩa và các tính chất của khối lượng.

° Lời giải Bài 3 trang 64 SGK Vật Lý 10:

¤ 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: khi nhiều vật được ghép lại thành một hệ vật thì khối lượng của hệ bằng tổng khối lượng của các vật đó.

* Bài 4 trang 64 SGK Vật Lý 10: Trọng lượng của một vật là gì? Viết công thức của trọng lực tác dụng lên một vật.

° Lời giải Bài 4 trang 64 SGK Vật Lý 10:

– Trọng lượng của một vật là lực hút của Trái Đất tác dụng vào vật, gây cho vật gia tốc rơi tự do.Độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật gọi là trọng lượng của vật.

– Công thức của trọng lực tác dụng lên một vật: 

Trong đó: m là khối lượng của vật (kg);  là gia tốc rơi tự do (g=9,8m/s2)

* Bài 5 trang 64 SGK Vật Lý 10: Phát biểu và viết hệ thức của định luật III Niu-tơn.

° Lời giải Bài 5 trang 64 SGK Vật Lý 10:

– Phát biểu định luật III Niu-tơn: Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lên vật A một lực. Hai lực này có cùng giá, cùng độ lớn, ngược chiều nhưng đặt vào hai vật khác nhau:

– Một trong hai lực trên gọi là lực tác dụng, thì lực kia gọi là phản lực.

– Lực và phản lực là hai lực trực đối không cân bằng.

* Bài 6 trang 64 SGK Vật Lý 10: Nêu những đặc điểm của cặp “lực và phản lực” trong tương tác giữa hai vật.

° Lời giải Bài 6 trang 64 SGK Vật Lý 10:

¤ Đặc điểm của lực và phản lực trong tương tác giữa hai vật là:

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

 – Lực và phản lực là hai lực trực đối (cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều).

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

* Bài 7 trang 65 SGK Vật Lý 10: Một vật đang chuyển động với vận tốc 3 m/s. Nếu bỗng nhiên các lực tác dụng lên nó bị mất đi thì

A. vật dừng lại ngay

B. vật đổi hướng chuyển động

C. vật tiếp tục chuyển động chậm dần rồi mới dừng lại

D. vật tiếp tục chuyển động theo hướng cũ với vận tốc 3 m/s.

Chọn đáp án đúng.

° Lời giải Bài 7 trang 65 SGK Vật Lý 10:

¤ Chọn đáp án: D. vật tiếp tục chuyển động theo hướng cũ với vận tốc 3 m/s.

– Nếu hợp lực tác dụng lên vật bằng 0 thì: Nếu vật đang đứng yên thì tiếp tục đứng yên, nếu vật đang chuyển động thì vẫn chuyển động thẳng đều theo hướng cũ.

– Như vậy: Một vật đang chuyển động với vận tốc 3m/s. Nếu bỗng nhiên các lực tác dụng lên nó mất đi thì vật tiếp tục chuyển động theo hướng cũ với vận tốc 3m/s.

* Bài 8 trang 65 SGK Vật Lý 10: Câu nào đúng?

A. Nếu không chịu lực nào tác dụng thì mọi vật phải đứng yên.

B. Khi không còn lực nào tác dụng lên vật nữa, thì vật đang chuyển động sẽ lập tức dừng lại.

C. Vật chuyển động được là nhờ có lực tác dụng lên nó.

D. Khi thấy vận tốc của vật thay đổi chắc chắn là đã có lực tác dụng lên vật.

° Lời giải Bài 8 trang 65 SGK Vật Lý 10:

¤ Chọn đáp án: D. Khi thấy vận tốc của vật thay đổi chắc chắn là đã có lực tác dụng lên vật.

– Vì khi thấy vận tốc của vật thay đổi thì chắc chắn đã có lực tác dụng lên nó (theo định luật II Niu-tơn: F = m.a, vận tốc thay đổi thì a ≠ 0 → F ≠ 0).

– A, B, C đều sai vì (theo định luật I Niu-tơn): Khi không chịu lực nào tác dụng thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.

* Bài 9 trang 65 SGK Vật Lý 10: Một vật đang nằm yên trên mặt bàn nằm ngang. Tại sao có thể khẳng định rằng bàn đã tác dụng một lực lên nó?

° Lời giải Bài 9 trang 65 SGK Vật Lý 10:

– Bàn tác dụng lên vật một lực cân bằng với trọng lực tác dụng lên vật làm cho hợp lực tác dụng lên vật bằng không, vật nằm yên.

* Bài 10 trang 65 SGK Vật Lý 10: Trong các cách viết hệ thức của định luật II Niu – tơn sau đây, cách viết nào đúng?

A. 

B. 

C. 

D. 

° Lời giải Bài 10 trang 65 SGK Vật Lý 10:

¤ Chọn đáp án: C. 

– Hệ thức của định luật II Niu – tơn là:

* Bài 11 trang 65 SGK Vật Lý 10: Một vật có khối lượng 8,0 kg trượt xuống một mặt phẳng nghiêng nhẵn với gia tốc 2,0 m/s2 . Lực gây ra gia tốc này bằng bao nhiêu? So sánh độ lớn của lực này với trọng lượng của vật. Lấy g = 10 m/s2.

A. 1,6 N, nhỏ hơn

B. 16 N, nhỏ hơn

C. 160 N, lớn hơn

D. 4 N, lớn hơn.

° Lời giải Bài 11 trang 65 SGK Vật Lý 10:

¤ Chọn đáp án: B.16 N, nhỏ hơn

– Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật.

– Áp dụng định luật II Newton ta có:

 (*)

– Chiếu (*) lên phương chuyển động ta được: F = ma  = 8.2 = 16(N).

– Trọng lực tác dụng lên vật là: P = mg = 8.10 = 80(N).

⇒ Lực F nhỏ hơn trọng lực P.

* Bài 12 trang 65 SGK Vật Lý 10: Một quả bóng, khối lượng 0,50 kg đang nằm yên trên mặt đất. Một cầu thủ đá bóng với một lực 250 N. Thời gian chân tác dụng vào bóng là 0,020 s. Quả bóng bay đi với tốc độ.

A. 0,01 m/s     B. 0,1 m/s    C. 2,5 m/s      D. 10 m/s.

° Lời giải Bài 12 trang 65 SGK Vật Lý 10:

¤ Chọn đáp án: D.10 m/s.

– Áp dụng định luật II Newton ta có:

– Quả bóng bay đi với vận tốc: v = v0 + at = 0 + 500.0,02 = 10 (m/s).

* Bài 13 trang 65 SGK Vật Lý 10: Trong một tai nạn giao thông, một ô tô tải đâm vào một ô tô con đang chạy ngược chiều. Ô tô nào chịu lực lớn hơn ? Ô tô nào nhận được gia tốc lớn hơn? Hãy giải thích.

° Lời giải Bài 13 trang 65 SGK Vật Lý 10:

– Theo định luật III Niu – tơn, ta suy ra hai ô tô chịu lực bằng nhau (về độ lớn) và do đó cũng theo định luật II Niu – tơn ô tô tải có khối lượng lớn hơn nên nhận được gia tốc nhỏ hơn, ô tô con có khối lượng nhỏ hơn nên nhận gia tốc lớn hơn (nên ô tô nhỏ thường bị văng xa hơn, thiệt hại nặng hơn).

* Bài 14 trang 65 SGK Vật Lý 10: Để xách một túi đựng thức ăn, một người tác dụng vào túi một lực bằng 40 N hướng lên trên. Hãy miêu tả “phản lực” (theo định luật III) bằng cách chỉ ra

a) Độ lớn của phản lực.

b) Hướng của phản lực.

c) Phản lực tác dụng lên vật nào?

d) Vật nào gây ra phản lực này?

° Lời giải Bài 14 trang 65 SGK Vật Lý 10:

a) Theo định luật III Newton

⇒ F21 = F12 = 40N

⇒ Độ lớn của phản lực là 40 N

b) Hướng xuống dưới (ngược với chiều người tác dụng).

c) Tác dụng vào tay người.

d) Túi đựng thức ăn.

* Bài 15 trang 65 SGK Vật Lý 10: Hãy chỉ ra cặp “lực và phản lực” trong các tình huống sau:

a) Ô tô đâm vào thanh chắn đường;

b) Thủ môn bắt bóng;

c) Gió đập vào cánh cửa.

° Lời giải Bài 15 trang 65 SGK Vật Lý 10:

a) Lực mà ô tô tác dụng (đâm) vào thanh chắn, theo định luật III Niu-tơn, thanh chắn phản lại một lực tác dụng vào ô tô.

b) Lực mà thủ môn tác dụng vào quả bóng và phản lực của quả bóng tác dụng vào tay thủ môn.

c) Lực của gió tác dụng vào cánh cửa và phản lực của cánh cửa tác dụng vào gió.

Hy vọng với bài viết về Các định luật Niu-tơn (Newton), công thức, ý nghĩa của định luật Niu-tơn và bài tập vận dụng ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để Hay Học Hỏi ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.

Ứng dụng 3 định luật Newton để tăng năng suất công việc

 

 

 

3 định luật Newton không chỉ được sử dụng trong lĩnh vực vật lý học mà chúng còn ẩn chứa nhiều điều thú vị trong mối liên hệ với năng suất công việc và cuộc sống.

 

 

Vào năm 1687, Isaac Newton đã xuất bản một cuốn sách đột phá “The Principia: Mathematical Principles of Natural Philosophy” (tạm dịch: Những nguyên lý cơ bản: những nguyên lý cơ bản về triết học tự nhiên) mô tả 3 định luật chuyển động của ông. Trong đó, Newton đã hình thành một nền tảng về các cơ chế cổ điển cũng như định nghĩa lại cách mà thế giới nhìn vào lĩnh vực vật lý và khoa học.

Tuy nhiên, điều mà đa phần chúng ta không hề biết đó là 3 định luật này của Newton có thể được sử dụng như là một phép loại suy thú vị trong việc tăng năng suất, đơn giản hóa quá trình làm việc và cải thiện chất lượng cuộc sống.

 

 

Định luật 1 Newton về năng suất

 

Định luật chuyển động đầu tiên: Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không thì nó giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.

Nhìn chung, trì hoãn (procrastination) là định luật cơ bản của vũ trụ. Đây chính là định luật Newton đầu tiên được áp dụng vào năng suất: các vật thể đứng yên sẽ giữ nguyên trạng thái đứng yên của nó.

Vậy thì cách tốt nhất để bắt đầu khi rơi vào trạng thái trì hoãn, chây ì là gì?

Qua trải nghiệm, theo tôi cách tốt nhất đó chính là áp dụng quy tắc 2 phút: Để vượt qua sự trì hoãn, hãy tìm một cách nào đó để bắt đầu công việc của bạn trong ít hơn 2 phút.

Chú ý rằng bạn không cần phải hoàn thành công việc. Tuy nhiên, nhờ có định luật Newton này, bạn thường sẽ nhận ra rằng một khi bắt đầu một công việc trong ít hơn 2 phút thì bạn sẽ thấy việc duy trì nó sẽ dễ dàng hơn nhiều.

Dưới đây là một vài ví dụ:

  • Ngay bây giờ, bạn cảm thấy không muốn chạy. Nhưng nếu bạn đi giày, lấy một chai nước và bước ra khỏi cửa thì bạn sẽ có động lực để bắt đầu chạy hơn đấy.
  • Ngay bây giờ, bạn đang nhìn vào một file Word trắng xóa trên màn hình và cảm thấy không nghĩ ra được gì để viết bản bảo cáo. Tuy nhiên, nếu viết ra một vài câu ngẫu nhiên trong ít hơn 2 phút, bạn sẽ thấy chúng thực sự hữu ích để viết tiếp những câu sau.
  • Ngay bây giờ, sự sáng tạo của bạn bị chặn lại và bạn chẳng thể nào vẽ ra thứ gì nên hồn cả. Nhưng nếu vẽ một đường ngẫu nhiên trên giấy và biến nó thành một con vật bất kỳ thì khả năng sáng tạo của bạn sẽ được khơi dậy.

Động lực thường sẽ đến ngay khi bạn bắt đầu. Do vậy, hãy tìm cách để thực hiện những bước nhỏ đầu tiên. Vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động.

 

 

 

Định luật 2 Newton về năng suất

 

Định luật 2 Newton: F = ma. Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỷ lệ thuận với độ lớn của lực và tỷ lệ nghịch với khối lượng của vật.

Hãy phân tích công thức này, F = ma và tìm hiểu xem nó được vận dụng như thế nào đối với năng suất công việc.

Cần chú ý ở đây là F là vector. Vector liên quan đến cả độ lớn (bạn bỏ ra bao nhiêu sức để làm việc) và hướng (bạn cần tập trung vào điều gì trong công việc này). Hay nói cách khác, nếu bạn muốn một vật tăng tốc theo một hướng cụ thể thì khi đó, độ lớn của lực mà bạn tác động và hướng của lực đó sẽ tạo ra một sự khác biệt.

Thử đoán xem điều gì xảy ra? Đây chính là câu chuyện của việc hoàn thành mọi thứ trong cuộc sống của bạn.

Nếu bạn muốn năng suất hơn thì đơn thuần không chỉ là làm việc chăm chỉ (lực) mà còn là lực đó cần tập trung vào chỗ nào. Điều này cũng đúng với các quyết định lớn trong cuộc sống và các quyết định nhỏ hàng ngày.

Chẳng hạn, bạn có thể áp dụng cùng một bộ kỹ năng theo các hướng khác nhau và nhận được các kết quả khác nhau.

Để đơn giản hơn, bạn chỉ có một lực nhất định để cung cấp cho công việc và nơi bạn đặt lực đó cũng quan trọng như việc bạn làm việc chăm chỉ đến mức nào.

 

 

Định luật thứ 3 của Newton về năng suất

 

Định luật 3 Newton: 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 có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều.

Tất cả chúng ta đều có một tốc độ trung bình để thực hiện mọi việc trong cuộc sống. Mức độ năng suất và hiệu quả của bạn thường cũng cân bằng với các lực năng suất (productive force) và không năng suất (unproductive force) trong cuộc đời bạn – giống như các lực cùng độ lớn nhưng ngược chiều trong định luật 3 Newton vậy.

Có rất nhiều lực năng suất trong cuộc sống như sự tập trung, tích cực và động lực. Nhưng cũng có nhiều lực không năng suất như căng thẳng, thiếu ngủ và cố gắng làm nhiều việc cùng lúc.

Nếu muốn trở nên hiệu quả và làm việc năng suất hơn thì chúng ta có hai lựa chọn.

Lựa chọn đầu tiên đó thêm thật nhiều lực năng suất. Đây được gọi là lựa chọn “kiên định chinh phục”. Chúng ta phải quyết tâm hoàn thành công việc ngay cả khi gặp khó khăn bằng cách uống một tách cafe khác và làm việc chăm chỉ hơn. Đây là lý do tại sao mọi người thường sử dụng chất kích thích để giúp họ tập trung hoặc xem các video truyền động lực để kích thích tinh thần. Tất cả đều là một nỗ lực để tăng lực năng suất và chế ngự các lực không năng suất mà chúng ta đối mặt.

Hiển nhiên, bạn chỉ có thể làm điều này trước khi bạn bị quá tải, kiệt sức (burn out) nhưng trong một khoảnh khắc nào đó, chiến thuật “kiên định chinh phục” thực sự có thể hiệu quả.

Lựa chọn thứ hai đó là loại bỏ các lực đối diện. Đơn giản hóa cuộc sống, học cách nói không, thay đổi môi trường, giảm số lượng các trách nhiệm được giao cho bạn, hay nói cách khác là loại bỏ các lực kéo bạn xuống.

Nếu giảm các lực không năng suất trong cuộc sống, năng suất của bạn sẽ tăng lên một cách tự nhiên. Giống như thể một cách kỳ diệu, bạn đã loại bỏ được một bàn tay kéo bạn lùi lại.

Đa phần mọi người sẽ quyết tâm hết sức mình để vượt qua các chướng ngại vật. Vấn đề với chiến thuật này đó là bạn vẫn đang giải quyết một lực khác. Tuy nhiên, sẽ dễ dàng hơn nếu cắt giảm các lực không năng suất và để cho năng suất bạn lớn dần lên một cách tự nhiên.

Theo James Clear.

Dịch: Van Anh

 

 

Trái Đất nặng bao nhiêu kg và làm cách nào để cân được nó

 

Trái Đất là hành tinh thứ 3 trong Hệ Mặt Trời, hình thành cách đây 4,6 tỷ năm và là hành tinh duy nhất có sự sống. Nhưng làm thế nào để đo đạc kích thước của Trái Đất?

Hiện nay, có hai phương pháp chính để tính khối lượng của Trái Đất. Cách đơn giản nhất là đo trọng lượng của một đối tượng trên bề mặt Trái Đất rồi suy ra khối lượng bằng công thức nổi tiếng của Isaac Newton năm 1687 về định luật vạn vật hấp dẫn, kết nối khoảng cách và khối lượng của hai đối tượng với lực hấp dẫn mà chúng tạo ra.

Isaac Newton Jr. (1643 – 1727) là một nhà vật lý, nhà thiên văn học, nhà triết học, nhà toán học, nhà thần học và nhà giả kim thuật lỗi lạc người Anh, được nhiều người cho rằng là nhà khoa học vĩ đại và có tầm ảnh hưởng còn lớn hơn cả Einstein.

Trái Đất nặng bao nhiêu kg và làm cách nào để cân được nó? - 1

Trong cuốn luận thuyết Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Các Nguyên lý Toán học của Triết học Tự nhiên) xuất bản năm 1687, ông đã mô tả về luật vạn vật hấp dẫn và đưa ra 3 định luật Newton, được coi là nền tảng của cơ học cổ điển, đã thống trị các quan niệm về vật lý, khoa học trong suốt 3 thế kỷ tiếp theo.

Bằng phương pháp của Newton, cho thấy khối lượng của Trái Đất là khoảng 6,102 x 10^24 kg. Tuy nhiên, phép đo này chỉ là gần đúng, do vì trái đất không hoàn toàn hình cầu nên bán kính không đồng nhất. Vì vậy, con số khối lượng này hiện chỉ được sử dụng như một tài liệu tham khảo cho các nhà nghiên cứu.

Phương pháp thứ hai phức tạp hơn, dựa trên định luật thứ ba của Kepler từ thế kỷ XVII. Johannes Kepler (1571 – 1630), là một nhà toán học, thiên văn học và chiêm tinh học người Đức. Là một trong những đại diện của cuộc cách mạng khoa học thế kỷ 17, Kepler được biết đến nhiều nhất bởi các định luật về chuyển động thiên thể mang tên ông. Phương pháp này kết nối các thông số quỹ đạo của vệ tinh (thời gian di chuyển và hình dạng của quỹ đạo) với khối lượng của đối tượng mà nó quay quanh.

Để thực hiện điều này, năm 1976, NASA đã đưa lên quỹ đạo vệ tinh Lageos-1, là một quả cầu lớn bằng hợp kim đồng – kẽm được bao phủ với những mặt lõm phản xạ có đường kính 60 cm. Thời gian trễ giữa đường truyền và phản xạ của tia laser được ghi nhận nhằm suy ra khoảng cách của vệ tinh với trái đất gần như chính xác tuyệt đối giúp thiết lập được giá trị của khối lượng trái đất chính xác 5,972 x 10^24 kg.

Trái Đất nặng bao nhiêu kg và làm cách nào để cân được nó? - 2

Tuy nhiên, đối với khoa học, vẫn luôn cần tới những con số chính xác tuyệt đối, do vậy hiện nay các phương pháp đo lường mới vẫn đang được nghiên cứu. Vì nếu có được con số chính xác vể khối lượng của trái đất là điều rất quan trọng, nhờ đó có thể hiểu được cấu trúc bên trong của trái đất, sự tương tác giữa các hành tinh với nhau hoặc dự đoán được quỹ đạo các vệ tinh.

Các định luật về chuyển động của Newton – Wikipedia tiếng Việt

 

 src=

Nguyên bản định luật I và II của Newton được viết bằng tiếng Latin trong cuốn Principia Mathematica.

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:

  1. Định luật I (Định luật quán tính): Một vật không chịu tác dụng của một lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng 0, hay còn nói cách khác là các lực cân bằng thì nó vẫn giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động đều.[2][3]
  2. Định luật II: Vector gia tốc của một vật luôn cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của vector gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của vector lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật. Định luật này thường được phát biểu dưới dạng phương trình F=ma, với F là lực tác dụng lên vật, m là khối lượng của vật và a là gia tốc của vật đó.
  3. Định luật III: Khi một vật tác dụng lực lên vật thể thứ hai, vật thứ hai sẽ tác dụng một lực cùng độ lớn và ngược chiều so với vật thứ nhất.

Cả ba định luật được nhà vật lý học Isaac Newton tìm ra lần đầu tiên và được xuất bản trong cuốn sách Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Các nguyên lý toán học của triết học tự nhiên) năm 1687.[4] Newton dùng những định luật này để giải thích và nghiên cứu chuyển động của các vật thể, ví dụ như chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời.[5]

Các định luật chuyển động của Newton đều được áp dụng cho các vật thể được lý tưởng hóa thành các chất điểm với kích thước vô cùng nhỏ so với quỹ đạo của nó. Do vậy, các định luật này có thể áp dụng được cả với các ngôi sao và các hành tinh, khi mà kích thước của các vật thể rất lớn nhưng vẫn có thể coi là các chất điểm nếu so sánh với quỹ đạo của chúng
Ban đầu, các định luật của Newton không thể sử dụng được với chuyển động của các vật rắn hoặc các vật thể có khối lượng biến đổi. Năm 1750, Leonard Euler tổng quát hoá các định luật của Newton và đưa ra Các định luật về chuyển động của Euler. Nếu như một vật rắn được biểu thị như tập hợp của vô số chất điểm thì định luật của Euler có thể được coi là một hệ quả của định luật Newton. Tuy nhiên, các định luật của Euler có thể áp dụng cho chuyển động của các vật thể mà không cần biết đến hình dáng của vật thể.

Phát biểu[sửa | sửa mã nguồn]

Định luật I của Newton 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 0

Định luật có thể viết dưới dạng toán học:

 

F

=
0

d

v

d

t

=
0.

{displaystyle sum mathbf {F} =0;Rightarrow ;{frac {mathrm {d} mathbf {v} }{mathrm {d} t}}=0.}

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Lex 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 Nghĩa[sửa | sửa mã nguồn]

 src=

Những 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 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[8]

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].

Phát biểu[sửa | sửa mã nguồn]

Định luật II phát biểu như sau:

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

Định luật có thể viết dưới dạng toán học:

 

t

p

=

F

.

{displaystyle mathrm {t} ,{vec {p}}={vec {F}}.}

Với:

  • F

    {displaystyle {vec {F}}}

     

    là tổng ngoại lực tác dụng lên vật (trong SI, lực đo bằng đơn vị N)

  • p

    {displaystyle {vec {p}}}

     

    là động lượng của vật (trong SI, động lượng đo bằng đơn vị kg m/s)

  • t là thời gian (trong SI, thời gian đo bằng đơn vị s)

Ý nghĩa[sửa | sửa mã nguồn]

 

Lex 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]:

J

=

Δ
t

F

d

t
.

{displaystyle mathbf {J} =int _{Delta t}mathbf {F} ,mathrm {d} t.}

Từ đó ta có:

 

J

=

F

d

t
=

d

p

.

{displaystyle mathbf {J} =mathbf {F} ,mathrm {d} t=mathrm {d} mathbf {p} .}

hay:

 

F

=

d

p

d

t

=

d

(
m

v

)

d

t

.

{displaystyle mathbf {F} ={frac {mathrm {d} mathbf {p} }{mathrm {d} t}}={frac {mathrm {d} (mmathbf {v} )}{mathrm {d} t}}.}

Bởi vì chủ yếu các vật thể sẽ có khối lượng không thay đổi [12], định luật thường được biết đến dưới dạng:

 

F

=
m

d

v

d

t

=
m

a

,

{displaystyle mathbf {F} =m,{frac {mathrm {d} mathbf {v} }{mathrm {d} t}}=mmathbf {a} ,}

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 điển[sửa | sửa mã nguồn]

Trong 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:

 

F

=

d

p

d
t

=

d
m

v

d
t

=
m

d

v

d
t

{displaystyle {vec {F}}={frac {d{vec {p}}}{dt}}={frac {dm{vec {v}}}{dt}}=m{frac {d{vec {v}}}{dt}}}

 

F

=
m

a

{displaystyle {vec {F}}=m{vec {a}}}

Với:

  • m là khối lượng của vật (trong SI, khối lượng đo bằng đơn vị kg)
  • a

    {displaystyle {vec {a}}}

     

    là gia tốc của vật (trong SI, gia tốc đo bằng đơn vị m/s2).

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 hẹp[sửa | sửa mã nguồn]

Trong 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:

 

F

a

=

d

P

a

d
τ

<annot

Cây táo của Newton và hành trình đi khắp thế giới

 

Toán học và vật lí thường được coi là môn khoa học khô khan. Nhưng thứ tình cảm cuồng nhiệt họ dành cho cây táo Newton cũng đáng yêu đấy chứ.

Tại trang viên Woolsthorpe ở Lincolnshire (Anh) nơi nhà vật lí học, toán học và thiên văn học Isaac Newton lớn lên có một cây táo vẫn đang tồn tại qua nhiều thế kỉ. Đây là cây táo mọc lên từ cành của cây táo đã giúp Newton có những gợi mở về định luật hấp dẫn. Cây táo Gravity ban đầu đã gãy đổ vào năm 1816.

Một cây táo có nguồn gốc từ cây táo Gravity đang được trồng ở trường Trinity College (một trường thành viên của Cambridge) nơi Newton từng làm nghiên cứu sinh. Nhiều cây khác được trồng tại đài thiên văn Parkes ở Úc. Một cây khác nữa hiện đang được chăm sóc tại Viện Công nghệ Massachusetts (Mỹ). Những lứa cây con cháu của cây táo Newton từ Woolsthorpe đã chu du đến khắp các trường đại học và viện nghiên cứu trên các châu lục (trừ châu Nam Cực).

idesign cay tao cua newton 05
Cây táo gần nhất với cây táo Gravity nguyên bản tại trang viên Woolsthorpe | Nguồn: dun.can

Cây táo của Newton giữ một vị trí quan trọng trong lịch sử của khoa học. Năm 1665, chàng trai trẻ Newton trở về ngôi nhà của gia đình để tránh nạn dịch hạch đang bùng phát. Sau khi nhìn thấy một quả táo rơi từ trên cây xuống đất, Newton bắt đầu xem xét thứ sức mạnh đã kéo các vật thể rơi thẳng về phía trái đất. Đó chính là viên gạch đầu tiên cho định luật vạn vật hấp dẫn mà ông công bố vào năm 1687.

Nhiều người cho rằng đây chỉ là một câu chuyện không có thật. Nhưng chính Newton đã từng thừa nhận rằng học thuyết của mình bắt nguồn từ việc nhìn thấy một quả táo rơi xuống đất khi đang sống tại Woolsthorpe. Nhà vật lí học R.G. Keesing đã tập hợp những câu chuyện và nguồn thông tin về cây táo này, bao gồm những câu chuyện từ Voltaire và cháu của Newton. Chúng ta khó có thể chắc chắn rằng liệu câu chuyện này có được tạo ra hay thêm thắt bởi ai đó hay chính Newton hay không. Nhưng theo những tìm hiểu của Keesing thì chắc chắn câu chuyện này có một phần sự thật trong đó.

idesign cay tao cua newton 03
Bức tranh tả cảnh Newton  nhìn thấy quả táo rơi năm 23 tuổi.  | Nguồn: CLASSICSTOCK / ALAMY STOCK PHOTO

Cây táo ở trang viên Woolsthorpe đã sống một cuộc đời thú vị. Nó có lẽ đã được trồng từ những năm 1650, rồi gãy một phần vào năm 1816. Danh tiếng của Newton và cây táo Gravity đã phần nào được thần thoại hóa. Một phần cây đổ được làm thành một chiếc ghế, những mảnh gỗ cây được làm thành đồ lưu niệm.

Phần còn lại của cây bắt đầu được nhân giống ở nhiều nơi. Một nhánh cây được đưa tới trồng gần Belton Park vào năm 1820. Vào thập niên 30 của thế kỉ 20, Trung tâm nghiên cứu trái cây ở Đông Malling đã mang một phần của cây táo này đi. Từ đây, cái cây hay đúng hơn là những hậu duệ của nó đã được mang tới khắp nơi trên thế giới, trồng tại những trường đại học, đài thiên văn, vườn bách thảo và các trung tâm nghiên cứu.

Điều mà những nơi này nhận được không phải chỉ là một cây ăn quả mà còn là một phần của lịch sử.

idesign cay tao cua newton 01
Cây táo ở trang viên Woolsthorpe | Nguồn: dun.can

Những phiên bản cây táo Newton này được trồng bằng cách ghép cành hoặc gieo từ hạt. Cây táo này thuộc giống Flower of Kent, một giống táo vỏ xanh xen đỏ thường dùng trong nấu ăn. Loại táo này có quả to, thịt quả bở và vị không nổi bật.

Không dễ gì có được một cây táo Newton. Nguồn cung cấp chính vẫn là từ vùng Đông Malling. Tuy nhiên đưa cây táo qua biên giới không phải chuyện đơn giản do những quy định về sâu bọ, bệnh dịch khiến cây cần được kiểm tra thậm chí cách ly. Tệ hơn nữa là bạn có thể mua phải một cây “giả”. Ngay chính Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Canada cũng từng sở hữu một cây táo Newton “giả”, chẳng có liên hệ gì với cây gốc, thậm chí còn chẳng phải thuộc giống Flower of Kent.

idesign cay tao cua newton 06
Cây táo ở Trinity College nơi Newton từng làm nghiên cứu sinh | Nguồn: Elnaz Mansouri

Câu chuyện thú vị nhất về những cây táo Newton có lẽ phải kể đến những cây táo được trồng ở vùng khí hậu khác xa Woolsthorpe. Một trong số đó là cây táo ở Trung tâm Liên hiệp đại học về Thiên văn và Vật lí thiên văn ở Pune – IUCAA (Ấn Độ). Tại đây một bức tượng của Newton đang nằm dưới tán một cây đa, chứ không phải một cây táo. Hình tượng “không hợp lí” này đã khiến vị giám đốc tiền nhiệm của trung tâm này hành động.

Từ năm 1994, IUCAA nhận được những cây táo hậu duệ của cây táo tại Woolsthorpe. Nhưng thời gian vận chuyển kéo dài và nhiệt độ cao tại Pune khiến cho những cây táo này lần lượt chết đi. Mãi đến năm 1997 họ mới thành công trồng được hai cây táo trong khuôn viên trung tâm khiến mọi người đều rất phấn khích. Giám đốc IUCAA Somak Raychaudhury giải thích về ý nghĩa của việc trồng được cây táo Newton tại đây:

“Mọi người đều thấy đây là một điều tuyệt vời khi chúng tôi có thể trồng được những cây táo ấy. Bởi có rất nhiều điều trong thiên văn học có nguồn gốc từ các phát hiện và định lí của Newton. Và vì nguồn gốc của vật lí cũng có liên quan đến một quả táo, giống như trong câu chuyện Adam và Eva vậy.”

Somak Raychaudhury

idesign cay tao cua newton 04
Cây táo Newton ở IUCAA từng ra quả trước khi chết| Nguồn: Thư viện IUCAA

Những cây táo Newton sống được ở IUCAA khoảng một thập kỉ trước khi héo tàn. Nguyên nhân có thể do nhiệt độ tại Pune tăng lên, dân số đông lên khiến môi trường ô nhiễm hơn. Trung tâm này vẫn muốn có cây táo Newton của riêng mình. Họ đang thử nghiệm tăng sức chịu đựng thời tiết cho giống táo Flower of Kent bằng cách ghép nó với giống táo bản địa Ấn Độ.

Nhiều nơi khác trên thế giới cũng làm điều tương tự: khi những cây táo Newton của họ chết đi, họ sẽ trồng những cây mới với số lượng lớn hơn rất nhiều. Họ muốn có một cây táo của riêng mình vì tính biểu tượng của nó. Rất nhiều người làm trong những lĩnh vực chịu ảnh hưởng lớn từ các công trình nghiên cứu của Newton, dù ở thật xa nước Anh, đều có chung một suy nghĩ như vậy.

Toán học và vật lí thường được coi là môn khoa học khô khan. Nhưng thứ tình cảm cuồng nhiệt họ dành cho cây táo Newton cũng đáng yêu đấy chứ.

idesign cay tao cua newton 02
Cây táo Newton ở Viện Quy chuẩn và Công nghệ quốc gia ở Maryland được trồng từ năm 1966 | Nguồn: JASON STOUGHTON/NIST

Một câu chuyện nhỏ nữa “hơi” liên quan một chút: Khá hài hước khi một cây ăn quả lại trở thành một phần quan trọng trong di sản của Newton khi mà lý do Newton được học lên cao là do mẹ ông cho rằng ông sẽ trở thành một nông dân kém cỏi.

Newton có làm nông kém hay không chúng ta sẽ không bao giờ biết những chắc chắn ông đã là người mở đường và khai phá trong nhiều lĩnh vực khoa học tự nhiên, giúp chúng ta có công cụ tính toán được chuyển động của trái đất và các hành tinh, đưa ra các định luật về chuyển động, đặt những viên gạch đầu tiên cho nền thiên văn học ngày nay… Thế nên có lẽ cũng hợp lí khi hạt giống từ cây táo Newton đã được đi thăm Trạm vũ trụ quốc tế vào năm 2016. Cây táo này chắc chắn đã trở thành cái cây có lịch sử du hành “hoành tráng” nhất thế giới.

Xem thêm: Bản đồ những cây táo Newton trên thế giới

Nguồn: Atlas Obscura
Biên dịch: Xanh Va

Áp dụng định luật Newton trong đời sống để làm việc hiệu quả hơn

 

Những bài học của môn Vật Lý, nếu biết áp dụng trong đời sống thường ngày, bạn sẽ làm việc hiệu quả hơn. Các định luật của Newton là một trong số đó.

Năm 1678, Isaac Newton xuất bản cuốn The Principia: Mathematical Principles of Natural Philosophy. Trong đó, có 3 định luật về chuyển động mà chúng ta đã biết qua môn Vật lý thời trung học.

Những tưởng “duyên nợ” với Vật lý học đã chấm dứt, nhưng đến khi đi làm, bạn có thể sẽ phát hiện ra nhiều điểm tương đồng thú vị giữa định luật Newton và các nguyên tắc làm việc hiệu quả đấy.

Nếu không tin, hãy cùng tôi ôn lại những bài học cũ dưới đây:

“Nếu như không có lực nào tác động (hoặc tổng các lực tác động bằng 0), một vật đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, một vật chuyển động đang chuyển động sẽ chuyển động thẳng đều.

Đây là một ẩn dụ tuyệt vời về sự trì hoãn (procrastination). Đọc thêm…

Cũng giống như một vật đứng yên sẽ mãi đứng yên, nếu trì hoãn, bạn sẽ mãi không hoàn thành được việc gì cả.

Mọi thay đổi bắt đầu với một lực tác động, và lực tác động đấy phải do chính mình tạo ra.

Điều này thấy rõ nhất khi mới tập chạy bộ. Chúng ta sẽ luôn trong trạng thái lần lữa, cho đến khi chịu mang giày chạy vào và bước ra khỏi nhà.

ap-dung-dinh-luat-newton-trong-doi-song-de-lam-viec-hieu-qua-hon-3

Hoặc khi viết, nếu cứ ngồi im nhìn trang giấy trắng, chúng ta có thể mất rất nhiều thời giờ mà chẳng viết ra được gì. Thay vì vậy, hãy thử viết ra một chữ hoặc một dòng. Tuy không hoàn hảo, nhưng đó là điểm khởi đầu.

Và tin tôi đi, chỉ cần có điểm khởi đầu này, mọi thứ sẽ “vào guồng” ngay lập tức. Bạn sẽ tiếp tục tiến tới và tiến tới.

Định luật 2:

“Gia tốc của một vật cùng hướng với hợp lực tác dụng. Độ lớn của gia tốc tỷ lệ thuận với độ lớn của hợp lực và tỷ lệ nghịch với khối lượng của vật”

Phát biểu này có thể được rút ngắn lại qua công thức:

Trong đó, F là hợp lực tác dụng lên vật, m là khối lượng của vật và a là gia tốc, tạm hiểu là khả năng thay đổi tốc độ của vật qua thời gian.

Nghe hơi lùng bùng lỗ tai, nhưng có thể diễn dịch theo cách sau:

Khi động lực làm việc của mình (F) càng lớn thì khả năng làm việc nhanh hơn (a) của mình càng cao, và ngược lại.

Khi bản thân mình lo nghĩ quá nhiều, mang vác đủ thứ trách nhiệm nặng nề (m lớn), khả năng làm việc nhanh hơn (a) của mình càng thấp.

Đâu là nguyên nhân khiến anh em làm việc cật lực mà vẫn không hiệu quả?

Câu chuyện rút ra ở đây là gì?

Là nên đơn giản hóa cuộc sống, làm ngắn lại to-do-list. Thay vì ôm đồm nhiều việc, hãy chỉ tập trung vào vài việc quan trọng nhất.

Đó là cách để làm việc hiệu quả hơn.

ap-dung-dinh-luat-newton-trong-doi-song-de-lam-viec-hieu-qua-hon-2

Đồng thời, nên có cho bản thân một động lực đủ lớn để làm việc. Nhưng cũng nên nhớ rằng, cả F lẫn a đều là những đại lượng có hướng.

Nghĩa là, ngoài độ lớn, chúng còn có cả chiều hướng của chuyển động nữa. Đọc thêm…

Nó nói lên một điều: Làm nhiều, làm chăm thôi không đủ, mà còn phải làm đúng nữa. Chẳng ai muốn chạy hùng hục theo vòng tròn để rồi trở lại vị trí ban đầu đúng không nào?

“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.”

Khi làm việc, mỗi người đều giống như bị giằng co giữa hai lực cùng phương, ngược chiều.

Một lực đẩy ta tiến lên: sự tập trung, tư duy tích cực, niềm vui và sự chăm chỉ.

Một lực kéo ta tụt lại: stress, sự lơ đễnh, bi quan, buồn chán và lười nhác.

Những ai nóng vội sẽ tìm cách tăng cường lực đẩy: thức khuya dậy sớm, uống cà phê để làm thêm giờ.

ap-dung-dinh-luat-newton-trong-doi-song-de-lam-viec-hieu-qua-hon-4

Việc này nhất thời sẽ giúp tiến nhanh. Nhưng về lâu dài sẽ phá hủy sự cân bằng vốn có, khiến sức khỏe mình sa sút. Đó chính là tác động một lực lớn để bị nhận lại một phản lực cũng lớn không kém.

Cách tối ưu nhất không phải là tăng lực đẩy, mà là triệt tiêu mọi lực tác động xung quanh, cả đẩy lẫn kéo, để tìm về trạng thái tự nhiên nhất: Làm mà như không làm.

Đó là sự cân bằng đích thực, là niềm vui giản dị của lao động mà tất cả chúng ta nên có.

Ảnh: Internet.

Leave your Comment