Cơ sở lý thuyết về Định luật I Newton - Định luật Quán Tính môn Vật lý 10
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (698.78 KB, 6 trang )
<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>
<b>Cơ Sở Lý Thuyết Về Định Luật Newton Thứ Nhất </b>
<b>(Định Luật Quán Tính) </b>
<i><b>1. Khái niệm chuyển động quán tính : </b></i>
- Nhà triết học cổ đại Aristotle (384 – 322 TCN) quan niệm : muốn cho một vật duy trì được vận tốc khơng
đổi thì phải có vật khác tác dụng lên nó. Từ thời cổ đại, người ta tưởng rằng lực tác dụng làm vật chuyển động và
khi lực ngừng tác dụng thì vật đứng lại.
- Galile (người Italia) nghi ngờ quan niệm trên và đã làm thí nghiệm để kiểm tra :
+ Ông dùng hai máng nghiêng rất trơn và nhẵn, bố trí như hình vẽ 1a rồi thả một hòn bi cho lăn xuống trên
máng nghiêng 1, ơng nhận thấy hịn bi lăn ngược lên máng nghiêng 2 đến độ cao gần bằng độ cao ban đầu.
+ Khi giảm bớt góc nghiêng α của máng 2, ơng thấy hịn bi lăn trên máng 2 được một đoạn dài hơn (hình 1b).
+Ơng suy đốn nếu máng 2 rất nhẵn và nằm ngang (α = 0) thì hịn bi sẽ lăn với vận tốc khơng đổi mãi mãi (
hình 2).
Thí nghiệm này cho thấy : Nếu ta có thể loại trừ được các tác dụng cơ học lên một vật thì vật sẽ chuyển động
1
Hình 2
1
2
Hình 1a
α
1
2
Hình 1b
</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>
<i><b>2. Định luật I Newton : </b></i>
2.1. Phát biểu :
- Cách 1 : Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng
khơng thì nó giữ ngun trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.
- Cách 2 : Nếu hợp lực tác dụng lên một vật bằng khơng thì có thể tìm được các hệ quy chiếu trong đó vật
này khơng có gia tốc.
2.2. Ý nghĩa của định luật I Newton :
- Đứng yên và chuyển động thẳng đều cũng là một trạng thái cơ học như nhau. Trạng thái chuyển động với
vận tốc không đổi, đứng yên là chuyển động với vận tốc không đổi bằng không
- Định luật nêu lên một tính chất quan trọng của mọi vật : mỗi vật đều có xu hướng bảo tồn vận tốc của
mình. Tính chất đó gọi là qn tính :
Qn tính là tính chất của các vật giữ nguyên không đổi trạng thái chuyển động của mình khi khơng có lực
ngồi tác dụng lên chúng hoặc khi các lực ngoài tác dụng lên chúng cân bằng lẫn nhau.
Với ý nghĩa này định luật I Newton gọi là định luật quán tính và chuyển động thẳng đều được gọi là
chuyển động theo quán tính. Đại lượng đo mức quán tính của vật là khối lượng quán tính, đo bằng kg.
- Lực không phải là nguyên nhân gây ra chuyển động hay duy trì chuyển động mà chỉ là nguyên nhân gây ra
sự thay đổi vận tốc <i>v</i>.
- Nhờ sự đúng đắn của định luật I Newton người ta mới phát hiện ra lực ma sát tác dụng lên một vật chuyển
động.
<i><b>3. Hệ quy chiếu quán tính : </b></i>
- Hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu mà trong đó vật cơ lập khơng có gia tốc hay là hệ quy chiếu trong đó
định luật thứ nhất của Newton được nghiệm đúng.
Cụ thể hơn : hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu trong đó một vật khơng chịu tác dụng của ngoại lực sẽ giữ
nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều
</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>
+ Hệ quy chiếu được Newton chọn để nghiệm lại định luật quán tính là hệ quy chiếu lấy gốc là tâm Mặt trời,
có 3 trục tọa độ đi qua 3 ngôi sao bất động trên bầu trời. Hệ quy chiếu này được gọi là hệ quy chiếu Copecnic,
thường sử dụng khi nghiên cứu chuyển động các vì sao trong thiên văn học, vũ trụ học.
+ Hệ quy chiếu gắn với tâm Trái đất thường dùng ngiên cứu chuyển động các vệ tinh, các con tàu vũ trụ.
+Để nghiên cứu chuyển động của các vật trên mặt đất người ta dùng hệ quy chiếu gắn với một điểm cố định trên
mặt đất (hệ quy chiếư phịng thí nghiệm).
<i><b>4. Hệ quy chiếu phi qn tính: </b></i>
- Là hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc so với hệ phi quán tính. Là hệ quy chiếu trong đó các định luật Newton
khơng nghiệm đúng.Hệ quy chiếu phi quán tính đơn giản nhất là hệ chuyển động thẳng có gia tốc đối với hệ quy
chiếu quán tính và hệ quy chiếu chuyển động quay đều
- Việc xây dựng các định luật cơ học trong hệ quy chiếu rất phức tạp nó liên quan đến khái niệm không thời
gian. Ta cũng có thể xây dựng được các định luật với điều kiện đưa vào một khái niệm mới về lực, đó là lực
qn tính.
- Trong thực tế hầu như khơng có một hệ quy chiếu nào gắn với các vật thể là hệ quy chiếu qn tính hồn tồn
cả, do mọi vật thể đều chuyển động có gia tốc với nhau. Hệ quy chiếu gắn với Trái đất khơng phải hệ quy chiếu
qn tính thực sự. Ví dụ Mặt trời dang chuyển động quanh tâm thiên hà và chịu tác dụng của gia tốc hướng tâm
là 3.10-10 m/s, Trái đất chuyển động quanh tâm mặt trời và chịu tác dụng một gia tốc hướng tâm (về phía Mặt
trời) bằng 0,006m/s2. Trái đất cũng đang tự quay và mọi điểm trên trái đất cũng chịu một gia tốc hướng tâm (về
phía tâm trái đất) bằng 0,034m/s2
. Tuy nhiên có thể coi các hệ quy chiếu là quán tính nếucác lực quán tính rất
nhỏ so với các lực khác .
<i><b>5. Lực quán tính : </b></i>
5.1. Định nghĩa :
Một hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc <i>a</i> so với hệ quy chiếu quán tính, các hiện tượng cơ học xảy ra giống
như là mỗi vật có khối lượng m chịu thêm tác dụng của một lực bằng <i>ma</i> lực này gọi là lực quán tính
<i>qt</i>
<i>F</i> <i>ma</i>
</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>
+Lực quán tính kéo theo
+ Lực quán tính coriolis
- Các đặc điểm :
+ giống lực thơng thường ở chỗ nó cũng gây ra biến dạng hoặc gây ra gia tốc cho vật, sinh công và đo được bằng
lực kế.
+ Khác lực thơng thường ở chỗ lực qn tính được gây ra bởi tính chất của hệ quy chiếu phi quán tính, khơng
phải do tương tác giữa các vật nên nó khơng có phản lực
- Như vậy lực qn tính khơng thể quy về lực thơng thường (vốn là các lực không bao giờ biến mất đưới phép
biến đổi hệ quy chiếu. Hệ quy chiếu mà lực quán tính biến mất là hệ quy chiếu quán tính.Về nguyên tắc việc đưa
vào khái niệm lực quán tính là khơng nhất thiết. Việc sử dụng lực qn tính cho khả năng giải trực tiếp một số
bài tốn đối với hệ quy chiếu phi qn tính đơn giản hơn so với cách giải đối với hệ quy chiếu quán tính.
5.3. Lực quán tính li tâm:
- Xuất hiện trong các hệ quy chiếu phi quán tính quay trịn đều với vận tốc góc so với hệ quy chiếu quán tính.
- Biểu thức : <i>F<sub>q</sub></i> <i>F<sub>ht</sub></i> <i>F<sub>q</sub></i> <i>ma<sub>ht</sub></i>
Trong đó : <i>F là lực quán tính li tâm, m là khối lượng của vật, <sub>q</sub></i> <i>a là gia tốc hướng tâm, <sub>ht</sub></i> <i>F<sub>ht</sub></i> là lực hướng tâm.
- Từ biểu thức suy ra đặc điểm của lực quán tính li tâm
+ Điẻm đặt tại vật m trong hệ quy chiếu phi quán tính chuyển động quay.
+ Cùng phương ngược chiều với lực hướng tâm
x
z
</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>
2
2
<i>q</i> <i>ht</i> <i>ht</i>
<i>v</i>
<i>F</i> <i>F</i> <i>ma</i> <i>m</i> <i>m</i> <i>R</i>
<i>R</i>
Trong đó là vận tốc góc của hệ quy chiếu chuyển động quay (rad/s)
R là khoảng cách từ vật m đến trục quay.
</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>
<b>Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội dung bài </b>
<b>giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi về kiến thức </b>
<b>chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên danh tiếng. </b>
<b>I. </b> <b>Luyện Thi Online</b>
- <b>Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây </b>
<b>dựng các khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học. </b>
- <b>Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các trường </b>
<i>PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác </i>
<i>cùng TS.Trần Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn. </i>
<b>II. </b> <b>Khoá Học Nâng Cao và HSG </b>
- <b>Toán Nâng Cao THCS:</b> Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chun dành cho các em HS THCS
lớp 6, 7, 8, 9 u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở
các kỳ thi HSG.
- <b>Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho </b>
<i>học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS. Lê Bá Khánh Trình, TS. Trần </i>
<i>Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn cùng đôi HLV </i>
đạt thành tích cao HSG Quốc Gia.
<b>III. </b> <b>Kênh học tập miễn phí</b>
- <b>HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các </b>
môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham
khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất.
- <b>HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi miễn </b>
phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các mơn Tốn- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh.
<i><b>Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai </b></i>
<i><b> Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90% </b></i>
<i><b>Học Toán Online cùng Chuyên Gia </b></i>
</div>
<!--links-->
