Các định luật Newton, lực và động lượng
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| momentum/məʊˈmentəm/ | động lượng |
| impulse/ˈɪmpʌls/ | xung lực |
| collision/kəˈlɪʒn/ | va chạm |
| weight/weɪt/ | trọng lực |
| resultant force/rɪˈzʌltənt fɔːs/ | lực hợp |
| inertia/ɪˈnɜːʃə/ | quán tính |
Tại sao tay mềm đỡ được quả trứng
- Nắm bắt quả trứng đang bay bằng tay cứng thì nó vỡ; bằng tay mềm, co giãn thì nó an toàn.
- Cả hai đều làm dừng cùng một quả trứng — nhưng tay mềm cần thời gian dài hơn, nên lực nhỏ hơn.
- Mối liên hệ giữa lực, động lượng và thời gian chính là cốt lõi của động học.
Động lượng
- Động lượng $p = mv$ — khối lượng nhân với vận tốc. Nó là véc-tơ (cùng hướng với $v$).
- Đơn vị: $\dfrac{\text{kg}\cdot\text{m}}{\text{s}}$, giống như $\text{N}\cdot\text{s}$.
Một tên lửa đẩy khí xuống dưới; theo định luật III Newton, khí đẩy tên lửa lên trên
Sơ đồ lực riêng (F = ma)
Hợp lực chia cho khối lượng sẽ cho gia tốc.
Định luật II Newton
F = ma (hợp lực)
Hợp lực tạo ra gia tốc; các lực cân bằng ⇒ không có gia tốc.
Một $2.0\ \text{kg}$ chuyển động với $3.0\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Động lượng của nó là bao nhiêu?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$p = mv = 2.0 \times 3.0 = 6.0\ \dfrac{\text{kg}\cdot\text{m}}{\text{s}}$.
Động lượng là một đại lượng vectơ.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Có — $p = mv$ chỉ cùng hướng với vận tốc, do đó nó có phương hướng.
Lực = tốc độ biến thiên động lượng
- Định luật II Newton, dạng đầy đủ: $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$.
- Khi khối lượng không đổi, điều này trở thành công thức quen thuộc $F = ma$.
Trong va chạm, một lực lớn tác dụng trong thời gian rất ngắn để thay đổi động lượng
Dạng tổng quát của định luật II Newton nói rằng hợp lực bằng:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$ — bậc thay đổi của động lượng. Đối với khối lượng không đổi, điều này tương đương với $F = ma$.
Khớp mỗi định luật Newton với phát biểu tương ứng.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Phát biểu của định luật II nói về bậc thay đổi của ĐỘNG LƯỢNG. F = ma là trường hợp đặc biệt, chỉ đúng khi khối lượng không đổi.
Xung lượng và va chạm
- Lực trung bình trong một cú va chạm là $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$ — độ biến thiên động lượng chia cho thời gian tiếp xúc.
- Thời gian tiếp xúc càng dài thì lực càng nhỏ (quả trứng, vùng hấp thụ va đập, đầu gối khuỷu khi hạ cánh).
- Liên hệ năng lượng: $E_{\text{k}} = \dfrac{p^{2}}{2m}$.
Trọng lực và lực phản lực của mặt bàn tác dụng lên một cuốn sách đặt yên trên bàn
Nâng một quả trứng bằng tay mềm giúp tăng thời gian tiếp xúc, điều này làm cho lực trung bình ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Sự thay đổi động lượng như nhau trong khoảng thời gian dài hơn dẫn đến lực nhỏ hơn: $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$.
Một quả bóng khối lượng 0.15 kg va chạm vào tường với vận tốc 12 m/s và nảy ngược lại với vận tốc 8.0 m/s dọc theo cùng một đường thẳng. Độ lớn của xung lực tác dụng lên quả bóng là bao nhiêu, tính bằng N s?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Lấy một chiều làm dương: độ biến thiên là 0.15 x (8.0 - (-12)) = 3.0 N s. Cộng các tốc độ không dấu chỉ cho cùng kết quả ở đây duy nhất vì bóng đảo chiều; hãy quy ước dấu đúng hoặc một cú nảy lệch sẽ khiến bạn mắc sai lầm.
Định luật I Newton
- Với hợp lực bằng không, một vật sẽ ở yên hoặc chuyển động thẳng đều.
- Bạn bị vồ về phía trước khi xe buýt phanh vì cơ thể bạn "muốn" tiếp tục chuyển động — quán tính.
Định luật II Newton
- Hợp lực tạo ra gia tốc: $F = ma$.
- Gia tốc luôn chỉ về cùng hướng với hợp lực.
Định luật III Newton
- Nếu A đẩy B, thì B cũng đẩy A lại — cùng độ lớn, ngược chiều.
- Hai lực này tác dụng lên hai vật khác nhau và là cùng loại lực.
Trọng lực của cuốn sách và lực đẩy lên của bàn không phải là cặp lực tương tác — chúng tác dụng lên cùng một vật (cuốn sách) và là hai loại lực khác nhau.
Cặp lực nào là đối tác chính xác theo định luật thứ ba của Newton?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Các lực tiếp xúc "sách lên bàn" và "bàn lên sách" có độ lớn bằng nhau, ngược hướng, cùng loại và tác dụng lên hai vật thể khác nhau. Trọng lực của sách và lực đẩy của bàn tác dụng lên cùng một vật thể, nên chúng không phải là một cặp lực.
Chọn tất cả các phát biểu đúng về một cặp lực tuân theo định luật thứ ba của Newton.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Một cặp lực thứ ba của Newton có độ lớn bằng nhau, ngược hướng, cùng loại và tác dụng lên hai vật thể khác nhau — tuyệt đối không tác dụng lên cùng một vật thể.
Trọng lực
- Trọng lực là lực hút của Trái Đất lên một khối lượng: $W = mg$.
- Khối lượng là không đổi ở mọi nơi; trọng lực thay đổi tùy theo $g$ (nhỏ hơn trên Mặt Trăng).
Trọng lượng của một túi hàng khối lượng $5.0\ \text{kg}$ kg gần bề mặt Trái Đất là bao nhiêu? (Sử dụng $g = 9.81\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.)
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$W = mg = 5.0 \times 9.81 \approx 49\ \text{N}$.
Đối với vật处于 cân bằng, đừng nói các lực triệt tiêu lẫn nhau. Hãy nói ____ lực tác dụng lên nó bằng không.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
"Cân bằng" và "triệt tiêu lẫn nhau" đều bị loại. Giám khảo đang kiểm tra xem bạn có thể gọi tên tổng vector của tất cả các lực hay không.
Xếp lại thứ tự bài kiểm tra cho một cặp lực tuân theo định luật thứ ba của Newton.
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
Hai điều cuối cùng này là yếu tố loại bỏ câu trả lời sai điển hình. Trọng lực của sách (lực hấp dẫn) và lực đẩy của bàn lên nó (lực tiếp xúc) thất bại ở cả hai điểm: cùng một vật thể, nhưng khác loại lực.
Điểm số dễ mất
- Đừng bao giờ viết "các lực cân bằng" hoặc "các lực triệt tiêu lẫn nhau". Cụm từ được chấm trong đề bài là hợp lực tác dụng lên vật bằng không.
- Định luật II Newton nói về tốc độ biến thiên động lượng, chứ không đơn thuần là $F = ma$. Dạng đó chỉ giả sử khối lượng không đổi.
- Cặp lực thứ ba tác dụng lên hai vật khác nhau và là một loại lực. Trọng lực của một cuốn sách và lực đẩy của bàn lên nó không phải là một cặp: cả hai đều tác dụng lên cuốn sách.
- Bảo toàn động lượng cần nêu rõ điều kiện: miễn là không có ngoại lực hợp lực nào tác dụng lên hệ.
- Khối lượng chống lại sự thay đổi chuyển động và được đo bằng kilogram; trọng lực là một lực tính bằng newton, bằng $mg$. Một câu hỏi nói về "khối lượng" muốn tìm đơn vị kilogram.
Bạn đã nắm vững
- động lượng $p = mv$ (véc-tơ); lực $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t} = ma$
- thời gian tiếp xúc lâu hơn dẫn đến lực nhỏ hơn (động lượng)
- các cặp lực thứ ba bằng nhau, ngược chiều, cùng loại, khác vật; $W = mg$