Vật lí - Các khái niệm và quan hệ (Phần 7) ppt

Vật lí - Các khái niệm và quan hệ
(Phần 7)
1.10 Sơ đồ vật tự do
Sơ đồ vật tự do là công cụ rất hữu ích đối với người học vật lí vì
chúng giúp họ tách vật mà chúng ta muốn nghiên cứu ra khỏi
môi trường của nó sao cho ta có thể khảo sát các lực tác dụng
lên nó. Một sơ đồ vật tự do được tạo ra bằng cách vẽ một vòng
tròn bao xung quanh vật. Các lực tác dụng lên vật được biểu
diễn bằng những mũi tên hướng ra xa khỏi vòng tròn đó. Ví dụ,
nếu ta vẽ một sơ đồ vật tự do của quyển sách giáo khoa này nằm
yên trên một cái bàn học, thì ta sẽ vẽ một vòng tròn bao xung
quanh quyển sách, và vẽ hai mũi tên biểu diễn các lực tác dụng
lên nó, như thể hiện trên Hình 1.32a. Một trong hai lực là trọng
lực tác dụng lên quyển sách, hút nó xuống dưới. Lực còn lại là
lực do cái bàn đẩy quyển sách lên trên. Lưu ý rằng lực hướng
xuống do quyển sách tác dụng lên cái bàn không được vẽ vì lực
này do quyển sách tác dụng. Lực này sẽ chỉ được thể hiện trong
sơ đồ vật tự do của cái bàn.
Lưu ý: Sơ đồ vật tự do chỉ thể hiện các lực đang tác dụng lên
một vật. Chúng không thể hiện các lực do vật đó tác dụng.

Hai lực trong Hình 1.32a là bằng nhau và ngược chiều; nghĩa là,
độ lớn của trọng lực bằng với độ lớn của lực hướng lên do cái
bàn tác dụng. Hai lực này là ví dụ của lực cân bằng. Khi một
vật chịu tác dụng của những lực cân bằng, thì các lực triệt tiêu
nhau, và vật hành xử như thể không có lực nào tác dụng lên nó.
Hình 1.32b là một sơ đồ vật tự do của một quyển sách giáo khoa
đang rơi tự do. Giả sử sức cản không khí là không đáng kể, lực
duy nhất tác dụng lên quyển sách là trọng lực hướng xuống;
không có lực hướng lên cân bằng nữa. Kết quả là lực do trọng
trường tác dụng lên quyển sách là không cân bằng.

SƠ ĐỒ VẬT TỰ DO
Trong vật lí học chính thống hơn, vật trong sơ đồ vật tự do được
giản lược xuống còn một cái chấm biểu diễn khối tâm của vật.
Các lực được thể hiện hướng ra xa cái chấm ấy, như trên Hình
1.33a. Lưu ý rằng hai cùng chiều được vẽ hơi cách nhau một
chút. Một cách khác là vẽ những lực song song nối đuôi nhau
trên một đường thẳng (Hình 1.33b)
+ Phóng to hình
Vật lí - Các khái niệm và quan hệ