Định luật đầu tiên của Newton
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| Newton's first law/ˈnjuːtnz fɜːst lɔː/ | định luật Newton thứ nhất |
| net force/net fɔːs/ | lực hợp |
| inertia/ɪˈnɜːʃə/ | quán tính |
| translational equilibrium/trænˈsleɪʃənl ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | cân bằng chuyển động tịnh tiến |
| inertial reference frame/ɪˈnɜːʃl ˈrefrəns freɪm/ | hệ quy chiếu quán tính |
Một miếng găng không bao giờ dừng
- Trượt một miếng găng hockey trên bề mặt băng trơn và nó sẽ trượt mãi, chỉ chậm lại rất ít.
- Nếu làm cho băng hoàn toàn không ma sát, nó sẽ trượt vô tận.
- Không có gì giữ nó chuyển động -- nó chỉ đơn giản từ chối dừng lại tự nhiên.
- Sự từ chối đó chính là một trong những ý tưởng sâu sắc nhất trong vật lý.
Định luật I Newton
- Định luật thứ nhất của Newton: một vật thể sẽ giữ nguyên vận tốc không đổi trừ khi có một lực hợp tác dụng lên nó.
- Đang đứng yên? Nó sẽ tiếp tục đứng yên. Đang di chuyển? Nó sẽ giữ nguyên cả tốc độ lẫn hướng đi.
- "Không có lực hợp" không có nghĩa là "không có chuyển động" -- mà có nghĩa là "không có sự thay đổi trong chuyển động."
Một vật chuyển động với vận tốc không đổi phải có một lực tổng hợp khác không đang đẩy nó.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Vận tốc không đổi nghĩa là lực tổng hợp bằng không. Một lực chỉ cần thiết để thay đổi vận tốc, chứ không phải để duy trì nó.
Quán tính
- Tính chất khiến vật thể chống lại sự thay đổi trong chuyển động được gọi là quán tính.
- Càng nhiều khối lượng thì càng nhiều quán tính -- một chiếc xe tải chở đầy hàng khó khởi động hoặc dừng lại hơn hẳn so với một chiếc xe đạp.
- Chính quán tính là lý do định luật đầu tiên tồn tại.
Vật nào có quán tính lớn nhất?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Quán tính được đo bằng khối lượng -- chiếc ô tô $2000\ \text{kg}$ chống lại sự thay đổi chuyển động nhiều nhất.
Cân bằng tịnh tiến
- Khi lực hợp bằng không, vật thể ở trạng thái cân bằng tịnh tiến.
- Điều này bao gồm cả vật đang đứng yên lẫn vật đang chuyển động với vận tốc không đổi.
- Để giải các bài toán này, thiết lập $\sum F_x = 0$ và $\sum F_y = 0$.
Cân bằng hay không cân bằng?
Theo định luật Newton thứ nhất, quyết định xem các lực tác dụng lên mỗi vật có cân bằng hay không.
Một vật có lực tổng hợp bằng không được gọi là đang trong trạng thái tịnh tiến ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Lực tổng hợp bằng không → cân bằng tịnh tiến, bao gồm cả nghỉ và vận tốc không đổi.
Chọn tất cả các tình huống trong cân bằng tịnh tiến (lực tổng hợp bằng không).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Nghỉ và vận tốc không đổi đều có nghĩa là lực tổng hợp bằng không. Một quả bóng rơi đang gia tốc, nên lực tổng hợp của nó không bằng không.
Một thùng hàng đứng yên trong khi bị kéo về phải với $40\ \text{N}$ và về trái với $40\ \text{N}$. Lực ngang tổng hợp là bao nhiêu (đơn vị N)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$40 - 40 = 0\ \text{N}$ -- các lực cân bằng, nên nó vẫn ở trạng thái cân bằng (nghỉ).
Hệ quy chiếu quán tính
- Định luật đầu tiên chỉ đúng trong một hệ quy chiếu quán tính -- tức là hệ không có gia tốc.
- Trong một chiếc xe buýt đang phanh, bạn bị vấp về phía trước dù không có lực nào đẩy bạn -- bởi vì xe buýt chính là hệ quy chiếu phi quán tính.
- Vật lý được viết ra dựa trên quan điểm của các hệ quy chiếu quán tính.
Khi xe buýt phanh gấp và bạn bị văng về phía trước, một lực đã đẩy bạn tiến lên.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Không có lực nào đẩy về phía trước -- quán tính của cơ thể bạn giữ cho nó tiếp tục chuyển động trong khi xe buýt (khung tham chiếu phi quán tính) chậm lại bên dưới bạn.
Một chiếc đèn treo lủng lẳng nhờ hai dây cáp nghiêng.
- Nó đang ở trạng thái cân bằng tịnh tiến, nên lực hợp bằng 0.
- Các lực kéo theo phương ngang của hai dây triệt tiêu lẫn nhau, còn tổng các lực kéo theo phương dọc đứng lên giữ trọng lượng -- ta có hai phương trình, $\sum F_x = 0$ và $\sum F_y = 0$, để giải tìm lực căng dây.
Vận tốc không đổi không yêu cầu một lực đẩy về phía trước. Một chiếc ô tô đang chạy đều với vận tốc không đổi $100\ \text{km/h}$ có lực合 bằng 0 -- lực đẩy của động cơ cân bằng chính xác với lực cản không khí và ma sát. Lực chỉ cần thiết để thay đổi vận tốc, chứ không phải để duy trì nó.
Định luật thứ nhất của Newton: vận tốc giữ nguyên nếu không có lực hợp tác dụng -- vật thể chống lại sự thay đổi thông qua quán tính. Lực合 bằng 0 đồng nghĩa với cân bằng tịnh tiến (đứng yên hoặc chuyển động đều), giải bằng $\sum F_x = 0$, $\sum F_y = 0$. Định luật này chỉ đúng trong một hệ quy chiếu quán tính không gia tốc.