B.2 · Lực, chuyển động và vận động

Tài liệu này bao gồm các chủ đề SL được chọn lọc cho khóa học lần đầu tiên được đánh giá trong 2026; đây không phải là toàn bộ chương trình học.

Điều kiện tiên quyết: đọc các đại lượng và đơn vị được nêu, và sử dụng phép toán cùng các điều kiện mô hình bên dưới.

Các ví dụ là gốc và hư cấu: chúng không phải là số đo thực tế hay các cuộc điều tra của học sinh thực tế.

Giải thích hiện tượng này là gì?

• Vợt làm chậm quả bóng từ 30 xuống 20 mét mỗi giây trong năm miligiây. Yếu tố đã thay đổi chuyển động của quả bóng là xung lực: lực tích hợp theo thời gian, bằng độ thay đổi động lượng.

Xây dựng mô hình

• Xung lực = lực tổng hợp trung bình x thời gian trôi qua = độ thay đổi động lượng.
• Phân tích sinh cơ học cần xác định phân đoạn, phương hướng và giai đoạn của chuyển động.
• Lực tổng hợp và lực của một cơ đơn lẻ không tương đương nhau.
• Cánh tay đòn dài hơn làm thay đổi mô-men xoắn mà không thay đổi lực tác dụng.
• Xung lực: Lực tích hợp theo thời gian; bằng độ thay đổi động lượng.

Chọn bằng chứng để kiểm định mô hình

• Sử dụng video do giáo viên phê duyệt về chuyển động an toàn với sự đồng ý.
• Hiệu chuẩn khoảng cách và thời gian (dựa trên chiều dài tham chiếu có thể nhìn thấy); xác định khung hình nhất quán.
• Tránh đưa ra tuyên bố y khoa từ bản ghi hai chiều.

Trong phòng thí nghiệm: Góc nhìn của camera có thể làm sai lệch góc khớp biểu kiến: quay phim vuông góc với mặt phẳng chuyển động và ghi rõ vị trí camera.

Bắt đầu từ các đại lượng đã biết

• Đã biết: khối lượng quả bóng 0.058 kg; độ thay đổi vận tốc 10 m/s trong 0.005 s.
• Độ thay đổi động lượng = 0.058 x 10 = 0.58 kg·m/s.
• Lực trung bình = xung lực chia thời gian = 0.58 / 0.005 = 116 N.
• Kiểm tra mô-men xoắn: cùng một lực nắm 10 N nhưng cánh tay đòn gấp đôi sẽ làm tăng gấp đôi mô-men xoắn quanh cổ tay.

Đến lượt bạn: Thời gian tiếp xúc tăng gấp đôi thành 0.010 s nhưng độ thay đổi động lượng như cũ. Lực trung bình sẽ thay đổi thế nào?

Kiểm tra kết luận và giới hạn của nó

• Video chỉ cho thấy chuyển động hai chiều apparent; các thành phần ngoài mặt phẳng không thể quan sát được.
• Một lực hợp tính từ chuyển động không thể quy cho một cơ đơn lẻ.

Không đúng: Follow-through cho thấy lực cơ lớn hơn. Thời gian tiếp xúc dài hơn cung cấp cùng độ thay đổi động lượng với lực trung bình nhỏ hơn: follow-through thay đổi thời gian xung lực, chứ không chỉ riêng nỗ lực cơ.

Tóm tắt:

• Xung lực = lực hợp trung bình x khoảng thời gian = độ thay đổi động lượng.
• Xác định phân đoạn, phương hướng và giai đoạn trước khi tiến hành bất kỳ phân tích nào.
• Lưu ý: góc khớp đọc từ camera bị lệch góc.

Viết từ một xung lực 60 N·s

• landing diễn ra trong 0.3 s với lực hợp trung bình là 200 N.
• Impulse = 200 x 0.3 = 60 N s — equal to the whole momentum change, however it was applied.

Viết từ một lực trung bình 1 200 N

• Một người nhảy 80 kg có độ thay đổi động lượng 240 kg·m/s trong 0.2 s take-off.
• Xung lực 240 N·s trong 0.2 s tạo ra 240 ÷ 0.2 = 1 200 N lực trung bình — thời gian tiếp xúc ngắn hơn, lực lớn hơn.

Viết từ định nghĩa giai đoạn

• Định nghĩa giai đoạn take-off dựa trên phân đoạn, phương hướng và điểm kết thúc TRƯỚC bất kỳ phân tích lực nào.
• Tại sao: lực là tốc độ thay đổi động lượng, và tốc độ phụ thuộc vào thời điểm được xác định là kết thúc pha.

Viết từ một cú hạ cánh có đệm

• Một cú nhảy tương tự rơi xuống bọt biển: tiếp xúc kéo dài đến 0.5 s cho cùng một 100 N s thay đổi động lượng.
• Lực trung bình = 100 ÷ 0.5 = 200 N — việc sử dụng đệm phân tán xung lượng theo thời gian; nó không bao giờ loại bỏ hoàn toàn xung lượng.