Ý Nghĩa Của Định Luật 1 Newton / TOP 7 # Xem Nhiều Nhất & Mới Nhất 3/2023 # Top View

Số lượt đọc bài viết: 8.061

1 Nội dung và công thức định luật 1 Newton

1.1 Nội dung của định luật 1 Newton

1.2 Công thức của định luật 1 Newton

2 Nội dung và công thức định luật 2 Newton

2.1 Nội dung và công thức định luật 2 Newton

2.2 Bài tập ví dụ về định luật 2 Newton

3 Ý nghĩa định luật 1 và 2 Newton

3.1 Ý nghĩa định luật 1 niu tơn

3.2 Ý nghĩa định luật 2 niu tơn

Nội dung và công thức định luật 1 Newton

Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton đã quá quen thuộc và có ý nghĩa to lớn trong cuộc sống. Tuy nhiên, bên cạnh đó chúng ta cũng không thể bỏ qua định luật 1 và 2 Newton. Vậy định luật 1 có nội dung và công thức thế nào?

Định luật 1 Newton nói về sự chuyển động của vật hay còn được gọi là định luật quán tính. Nội dung của định luật được phát biểu như sau: Nếu một vật không chịu tác dụng của bất cứ lực nào hoặc chịu tác dụng của nhiều lực nhưng hợp lực của các lực này bằng không thì nó giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.

Có thể hiểu, nếu một vật không chịu tác dụng bởi lực nào hoặc chịu lực tác dụng có hợp lực bằng 0 thì nếu vật đó đang đứng yên sẽ đứng yên mãi mãi, còn nếu vật đó đang chuyển động thì sẽ chuyển động thẳng đều mãi mãi. Trạng thái ở trong trường hợp này được đặc trưng bởi vận tốc của chuyển động.

Định luật 1 của Newton hay còn được biết đến với tên gọi khác là định luật quán tính. Từ nội dung của định luật, ta có thể suy ra công thức của nó.

Vectơ vận tốc của một vật tự do là: (overrightarrow{v} = 0) (không đổi)

Do đó, vectơ gia tốc của một vật chuyển động tự do là: (overrightarrow{a} = frac{doverrightarrow{v}}{doverrightarrow{t}}=overrightarrow{0})

Nội dung và công thức định luật 2 Newton

Bên cạnh định luật 1, chúng ta cũng không thể bỏ qua định luật 2 Newton. Nhiều người thường thắc mắc, định luật 2 Newton của ai? Định luật 2 do Newton phát hiện ra và được chia thành định luật 2 trong thuyết cơ học cổ điển và định luật 2 trong vật lý thông thường.

Định luật 2 Newton được phát biểu như sau Gia tốc của một vật sẽ cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc luôn tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật đó

Từ phát biểu này, ta có công thức : (overrightarrow{a} = frac{overrightarrow{Fhl}}{m})

m là khối lượng của vật

(overrightarrow{a}) là gia tốc của vật và đo bằng đơn vị (m/s^{2})

Đây là công thức định luật 2 niu tơn lớp 10 đã được học. Tuy nhiên, với định luật này, ta còn có thể hiểu như sau:

(overrightarrow{F} = frac{doverrightarrow{p}}{dt}) với F là tổng ngoại lực tác dụng lên vật, (overrightarrow{p}) là động lượng của vật, đơn vị đo là kgm/s và t là thời gian, được đo bằng s.

Cách hiểu này đã đưa ra định nghĩa cho lực. Có thể hiểu, lực là sự thay đổi của động lực theo thời gian. Và lực của vật sẽ tỉ lệ thuận với động lực. Nếu động lực của vật biến đổi càng nhanh thì ngoại lực tác dụng lên vật sẽ càng lớn và ngược lại.

Ví dụ: một chiếc xe có khối lượng là m. Chiếc xe này đang chuyển động trên con người nằm ngang với vận tốc là v = 30km/h. Đang chuyển động thì chiếc xe bị tắt máy đột ngột. Tính thời gian chiếc xe bị dừng lại dưới tác dụng của lực ma sát giữa xe và mặt đường. Biết hệ số ma sát của xe với mặt đường là (mu =0,13) và gia tốc (g=9,81m/s^{2}).

Trước tiên ta cần đổi 30km/h = 8,33m/s.

Khi xe bị tắt máy đột ngột, lực tác dụng lên xe là lực ma sát. Áp dụng định luật 2 Newton ta có: (F_{ms}= m.a = mu P)

Vậy (a = frac{mu P}{g}= frac{mgmu}{m} = mu .g)

Có phương trình vận tốc: (v = v_{o}-at)

Chiếc xe bị dừng lại đột ngột, suy ra lực ma sát tác dụng lên chiếc xe sẽ có giá trị âm, vecto F ngược chiều chuyển động. Khi chiếc xe dừng lại, ta có v = 0, lúc đó t = T.

Suy ra: (0 = v_{o}-aT) nên: (v_{o}=aT)

Thay số, ta có thể dễ dàng tính được giá trị T.

Ý nghĩa định luật 1 và 2 Newton

Định luật 1 Newton nói lên tính chất quán tính của một vật. Đó là tính chất bảo toàn trạng thái khi chuyển động. Định luật này được áp dụng khá nhiều trong thực tế. Chẳng hạn như khi bạn đang ngồi trên một xe ôtô. Khi chiếc xe bắt đầu chạy, bạn và những hành khách theo quán tính sẽ bị ngã về phía sau. Ngược lại, khi xe đột ngột dừng lại thì mọi người lại bị chúi về phía trước. Tương tự như khi xe quành sang phải hay sang trái.

Giải thích hiện tượng này, định luật 1 Newton chỉ ra đó là do bạn và những người khác đều có quán tính do đó mọi người vẫn sẽ giữ nguyên trạng thái chuyển động cũ.

Chẳng hạn như đối với xe đua, các nhà sản xuất sẽ tính toán cách làm giảm khối lượng để xe có thể tăng tốc nhanh hơn.

Please follow and like us:

Bài này nói về các định luật Newton trong cơ học. Xem các định luật khác mà Newton đã phát biểu cho các lĩnh vực khác tại định luật Newton (định hướng)

Các định luật của Newton về chuyển động (gọi tắt là các định luật Newton) là tập hợp ba định luật cơ học phát biểu bởi nhà bác học người Anh Isaac Newton, đặt nền tảng cho cơ học cổ điển (còn gọi là cơ học Newton). Các định luật Newton được công bố lần đầu tiên năm 1687 trong cuốn Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ( Các nguyên lý toán học trong triết học tự nhiên, vật lý từng được xem là môn triết học về tự nhiên). Ba định luật cơ bản này cùng với một định luật nổi tiếng khác của Newton, định luật vạn vật hấp dẫn, lần đầu tiên giải thích khá thuyết phục các quan sát của Kepler về chuyển động của các hành tinh.

Ba định luật của Newton về chuyển động được phát biểu (lần đầu tiên) như sau:

Định luật 1 Newton: 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.

Định luật 2 Newton: 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.

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 trị, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều.

Trải qua mấy thế kỷ, mặc dù ba định luật của Newton được phát biểu theo nhiều hình thức khác nhau nhưng bản chất không có gì thay đổi.

Định luật 1 Newton bắt nguồn từ một phát biểu trước đó của Galileo Galilei và còn được gọi là định luật quán tính.

Định luật quán tính nêu lên một đặc tính quan trọng của một vật chuyển động, đó là khuynh hướng giữ nguyên trạng thái chuyển động ( quán tính). 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 hợp lực có giá trị 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 1 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 1 của Newton chỉ nghiệm đúng trong các hệ quy chiếu quán tính, tức là hệ quy chiếu có vận tốc không đổi. 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.

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.

Định luật 2 Newton được viết dưới dạng toán học như sau:

Với:

Phương trình toán học trên đưa ra một định nghĩa cụ thể và chính xác cho khái niệm . 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

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:

Với:

Như vậy trong cơ học cổ điển, tổng ngoại lực bằng tích của khối lượng và gia tốc.

Cũng trong cơ học cổ điển, nếu 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, phải có lực quán tính.

Định luật 2 Newton trong thuyết tương đối hẹp

Trong thuyết tương đối hẹp, định luật 2 Newton được mở rộng để áp dụng cho liên hệ giữa lực và động lượng hay gia tốc-4:

Định luật 3 Newton chỉ ra rằng lực không xuất hiện riêng lẻ mà xuất hiện theo từng cặp động lực-phản lực. Nói cách khác, lực chỉ xuất hiện khi có sự tương tác qua lại giữa hai hay nhiều vật với nhau. Cặp lực này, định luật 3 nói rõ thêm, là cặp lực trực đối. Chúng có cùng độ lớn nhưng ngược chiều nhau.

Liên kết ngoài

Thể loại:Cơ họcThể loại:Định luật vật lýThể loại:Isaac Newton

2. Một số kết quả :

Vectơ gia tốc cùng hướng với vectơ lực tác dụng :

Lực đẩy càng mạnh thì xe tăng tốc càng nhanh (độ lớn gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực tác dụng):

Khối lượng càng lớn thì xe tăng tốc càng ít (gia tốc tỉ lệ nghịch với khối lượng):

Nội dung định luật II Newton

Khái quát từ nhiều quan sát và thí nghiệm, Newton đã nêu thành nội dung định luật II Newton :

Vectơ gia tốc của một vật luôn cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của vectơ gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của vectơ lực tác dụng lên vật và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

* Nếu vật có khối lượng m đồng thời chịu tác dụng của nhiều lực, biểu thức của định luật II Newton sẽ trở thành : hay

II. Tìm hiểu sâu về véc tơ lục và cân bằng lực

Điểm đặt : vị trí mà lực đặt lên vật.

Phương và chiều : là phương và chiều của gia tốc mà lực gây ra cho vật.

Độ lớn : được tính theo công thức : F = ma

Trong đó : m : khối lượng của vật mà lực tác dụng vào. (kg)

1N là lực truyền cho vật có khối lượng 1 kg một gia tốc là 1 m/s2.

Trạng thái cân bằng : là trạng thái khi vật đứng yên hay chuyển động thẳng đều, khi đó

Mà theo định luật II Newton :

Vậy điều kiện cân bằng của một chất điểm là : hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên nó bằng 0

III.Quan hệ giữa khối lượng với quán tính và khối lượng với trọng lượng

Khối lượng và quán tính.

Từ định luật II Newton :

Ta nhận thấy : nếu có nhiều vật khác nhau, cùng chịu tác dụng của một lực có độ lớn không đổi. Vật có khối lượng càng lớn thì gia tốc thu được sẽ càng nhỏ, nghĩa là khả năng thay đổi vận tốc càng nhỏ, nghĩa là quán tính càng lớn.

Vậy : Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật. Vật có khối lượng càng lớn thì mức quán tính càng lớn (và ngược lại)

Hãy so sánh xem, giữa xe tải và xe đạp, xe nào có quán tính lớn hơn, em sẽ biết vì sao đi đường gặp xe tải thì nguy hiểm hơn nhiều so với khi gặp … xe đạp

Xét vật có khối lượng m rơi tự do. Dưới tác dụng của trọng lực trọng lượng (độ lớn của trọng lực) của vật tỉ lệ thuận với khối lượng của nó.Với giá trị gần đúng, ta lấy g = 9,81 m/s vật thu được gia tốc (xem bài rơi tự do) Áp dụng định luật II Newton cho vật này ta có : Gọi P : trọng lượng – độ lớn của trọg lực. Ta có : P = mg Như vậy, tại mỗi điểm trên mặt đất,

2. Và ở lớp 6 ta thường lấy g = 10 m/s 2 và vì vậy, khi đó ta có công thức tính trọng lượng P = 10.m ( tức 1 kg thì tương ứng với 10 N)

Nguyễn Ngọc Tuấn @ 12:12 13/05/2009 Số lượt xem: 35620

Khi định luật III Newton bị vi phạm

Cho dù bạn biết tên gọi của nó hay không, nhưng mọi người chúng ta đều quen thuộc với định luật III Newton – định luật phát biểu rằng với mỗi tác dụng luôn có một phản tác dụng bằng về độ lớn và ngược chiều. Bạn có thể nhìn thấy quan điểm này trong nhiều tình huống hằng ngày, ví dụ khi đi bộ, bàn chân của người đạp xuống mặt đất, và mặt đất đẩy lại một lực bằng về độ lớn và ngược chiều. Định luật III Newton còn thiết yếu cho việc tìm hiểu và phát triển xe hơi, máy bay, tên lửa, tàu thuyền, và nhiều công nghệ khác.

Mặc dù là một trong những định luật cơ bản của vật lí học, nhưng định luật III Newton có thể bị vi phạm trong những tình huống phi cân bằng nhất định. Khi hai vật hay hai hạt vi phạm định luật III, người ta nói chúng có tương tác phi tương hỗ. Các vi phạm có thể xảy ra khi môi trường tham gia vào tương tác giữa hai hạt theo một cách nào đó, ví dụ khi môi trường chuyển động so với hai hạt. (Tất nhiên, định luật III Newton vẫn đúng cho hệ “hạt-cộng-với-môi-trường” hoàn chỉnh.)

Trong các thí nghiệm mới, hai lớp vi hạt lơ lửng ở độ cao khác nhau phía trên một điện cực đã cho phép các nhà nghiên cứu khảo sát cơ học thống kê của các tương tác phi tương hỗ vi phạm định luật III Newton. Ảnh: A. V. Ivlev, et al. CC-BY-3.0

Mặc dù đã có vô số thí nghiệm trên các hạt với tương tác phi tương hỗ, nhưng người ta chẳng biết gì nhiều về cái đang xảy ra ở mức vi mô – cơ học thống kê – của những hệ này.

Trong một bài báo mới công bố trên tạp chí Physical Review X, Alexei Ivlev, cùng các cộng sự, đã khảo sát cơ học thống kê của những loại tương tác phi tương hỗ khác nhau và phát hiện một số kết quả bất ngờ – chẳng hạn các gradient nhiệt độ cực độ có thể phát sinh ở cấp độ hạt.

“Tôi nghĩ ý nghĩa to lớn nhất của công trình của chúng tôi là chúng tôi đã chứng minh chặt chẽ rằng những họ nhất định của những hệ về căn bản không cân bằng có thể được mô tả chính xác theo cơ học thống kê cân bằng (tức là người ta có thể suy ra một giả-Hamiltonian mô tả những hệ như thế),” phát biểu của Ivlev tại Viện Max Planck Vật lí Ngoài địa cầu ở Garching, Đức. “Một trong những hàm ý hấp dẫn nhất là, chẳng hạn, người ta có thể quan sát một hỗn hợp gồm hai chất lỏng cân bằng, nhưng mỗi chất lỏng có nhiệt độ riêng của nó.”

Một ví dụ của một hệ tương tác phi tương hỗ mà các nhà nghiên cứu đã chứng minh bằng thí nghiệm trong nghiên cứu của họ là các vi hạt tích điện lơ lửng phía trên một điện cực trong một buồng plasma. Sự vi phạm định luật III Newton phát sinh từ thực tế hệ gồm hai loại vi hạt lơ lửng ở độ cao khác nhau do kích cỡ và tỉ trọng khác nhau của chúng. Điện trường trong buồng lái một dòng plasma thẳng đứng, giống như một dòng chảy trên sông, và mỗi vi hạt tích điện tập trung các ion plasma đang chảy xuôi dòng, tạo ra một lằn plasma thẳng đứng phía sau nó.

Mặc dù lực đẩy xảy ra do các tương tác trực tiếp giữa hai lớp hạt là tương hỗ, nhưng các lực hút lằn-hạt giữa hai lớp thì không. Đây là do các lực lằn giảm theo khoảng cách đến điện cực, và các lớp đang lơ lửng ở độ cao khác nhau. Kết quả là lớp hạt ở dưới tác dụng một lực toàn phần lên lớp trên lớn hơn lực mà lớp trên tác dụng lên lớp hạt ở dưới. Vì thế, lớp trên có động năng trung bình lớn hơn (và do đó có nhiệt độ cao hơn) lớp ở dưới. Bằng cách điều chỉnh điện trường, các nhà nghiên cứu còn có thể làm tăng hiệu độ cao giữa hai lớp, từ đó làm tăng thêm hiệu nhiệt độ.

“Bình thường, tôi hơi bảo thủ một chút khi nghĩ về loại tiềm năng ‘trước mắt’ mà một khám phá nhất định (chí ít trong vật lí học) có thể có,” Ivlev nói. “Tuy nhiên, cái tôi khá chắc chắn là các kết quả của chúng tôi mang lại một bước quan trọng hướng đến hiểu rõ hơn những loại hệ phi cân bằng nhất định. Có vô số ví dụ của những hệ phi cân bằng rất khác nhau trong đó đối xứng tác dụng-phản tác dụng bị phá vỡ trong các tương tác liên hạt, nhưng chúng tôi chứng minh rằng, tuy vậy, người ta có thể tìm thấy một đối xứng căn bản cho phép chúng ta mô tả những hệ như vậy theo cơ học thống kê (cân bằng) trong sách vở.”

Trong khi thí nghiệm plasma trên là một ví dụ của sự đối xứng tác dụng-phản tác dụng bị phá vỡ trong một hệ 2D, thì đối xứng này cũng có thể xảy ra trong những hệ 3D. Các nhà khoa học trông đợi cả hai loại hệ biểu hiện hành trạng khác lạ và nổi bật, và họ hi vọng nghiên cứu kĩ hơn những hệ này trong tương lai.

Nguồn: chúng tôi align=”right”>Vui lòng ghi rõ “Nguồn chúng tôi khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email