Định luật thứ hai của Newton
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| mass/mæs/ | khối lượng |
| Newton's second law/ˈnjuːtnz ˈsekənd lɔː/ | định luật Newton thứ hai |
| net force/net fɔːs/ | lực hợp |
| acceleration/əkˌseləˈreɪʃn/ | gia tốc |
| inertia/ɪˈnɜːʃə/ | quán tính |
| components/kəmˈpəʊnənts/ | Thành phần |
| pulley/ˈpʊli/ | con pulley |
Cùng một lực đẩy -- lông bay cao, tủ lạnh hầu như bất động
- Đẩy nhẹ một chiếc lông và nó bay vút đi; đẩy một chiếc tủ lạnh với lực mạnh như thế nhưng nó hầu như không di chuyển.
- Cùng một lực nhưng kết quả khác biệt hoàn toàn -- sự khác biệt nằm ở khối lượng.
- Một phương trình liên kết lực, khối lượng và chuyển động lại với nhau.
- Đây là động cơ của cơ học: cung cấp lực và khối lượng, nó sẽ trả cho bạn kết quả chuyển động.
Định luật II Newton
- Định luật thứ hai của Newton phát biểu rằng:
- Lực合 tác dụng lên một vật bằng tích khối lượng của vật đó với gia tốc của nó.
- Sắp xếp lại, ta có $\vec{a} = \dfrac{\vec{F}_{net}}{m}$ -- các lực sẽ quyết định gia tốc.
Một lực hợp $20\ \text{N}$ tác dụng lên một xe đẩy $4\ \text{kg}$. Gia tốc của nó là bao nhiêu (đơn vị $\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$a = \dfrac{F_{net}}{m} = \dfrac{20}{4} = 5\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.
Biến đổi định luật II: gia tốc bằng lực hợp chia cho ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\vec{a} = \dfrac{\vec{F}_{net}}{m}$ -- lực hợp chia cho khối lượng.
Nhiều lực hơn, khối lượng ít hơn
- Phương trình duy nhất này chứa hai quy tắc:
- Lực合 lớn hơn → gia tốc lớn hơn tỷ lệ thuận.
- Khối lượng lớn hơn → gia tốc nhỏ hơn tỷ lệ thuận (khối lượng chống lại sự thay đổi -- đó là quán tính của nó).
- Đó chính là lý do tại sao chiếc lông nhẹ bật lên còn chiếc tủ lạnh nặng nề hầu như không lay động.
Giữ nguyên lực nhưng gấp đôi khối lượng. Gia tốc...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Vì $a = F_{net}/m$, việc gấp đôi $m$ sẽ làm giảm $a$ đi một nửa -- khối lượng và gia tốc tỷ lệ nghịch với nhau.
Chọn tất cả các thay đổi sẽ làm tăng gia tốc của một vật.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Nhiều lực hợp hơn hoặc ít khối lượng hơn đều làm tăng $a = F_{net}/m$; nhiều khối lượng hơn làm giảm nó, và triệt tiêu các lực sẽ cho lực hợp bằng không.
Chỉ có lực合 mới quan trọng
- Một vật thường chịu tác dụng của nhiều lực cùng lúc -- một lực đẩy, trọng lực, ma sát.
- Chỉ có tổng vectơ của chúng, tức lực合, mới tạo ra gia tốc.
- Nếu các lực triệt tiêu lẫn nhau đến mức bằng 0, thì không có gia tốc: vật sẽ đứng yên hoặc tiếp tục chuyển động đều.
Nếu tất cả các lực tác dụng lên một vật triệt tiêu lẫn nhau, vật đó không thể đang chuyển động.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Lực hợp bằng không có nghĩa là gia tốc bằng không, chứ không phải vận tốc bằng không. Một vật đang chuyển động sẽ đơn giản giữ nguyên vận tốc không đổi của nó.
Phân tách lực thành các thành phần
- Khi các lực chỉ theo hướng khó xử (ví dụ: trên mặt phẳng nghiêng), hãy phân tách mỗi lực thành các thành phần dọc theo các trục đã chọn.
- Áp dụng $\sum F = ma$ riêng biệt cho từng phương.
- Đối với các vật thể nối với nhau qua ròng rọc, viết phương trình cho từng khối lượng và giải đồng thời.
Sơ đồ vật thể tự do: F = ma
Hợp của các lực, chia cho khối lượng, sẽ thu được gia tốc. Thay đổi một lực để xem gia tốc phản ứng như thế nào.
Một hộp $2\ \text{kg}$ bị kéo với $30\ \text{N}$ trong khi lực ma sát kéo ngược lại $10\ \text{N}$. Tìm gia tốc của nó (đơn vị $\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Lực hợp $= 30 - 10 = 20\ \text{N}$, vì vậy $a = 20/2 = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$. Sử dụng lực hợp, không phải riêng ⟨$30\ \text{N}$⟩.
Một lực合 có độ lớn $20\ \text{N}$ tác dụng lên một hộp có khối lượng $5\ \text{kg}$.
- Gia tốc thu được: $a = \dfrac{F_{net}}{m} = \dfrac{20}{5} = 4\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.
- Kéo đôi khối lượng lên thành $10\ \text{kg}$ nhưng giữ nguyên lực, gia tốc sẽ giảm đi một nửa xuống còn $2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.
Hãy sử dụng lực合, không phải một lực đơn lẻ mà bạn tình cờ nhận thấy. Một hộp bị kéo với lực $30\ \text{N}$ trong khi ma sát kéo ngược lại với độ lớn $10\ \text{N}$ sẽ có lực合 là $30 - 10 = 20\ \text{N}$ -- vì vậy gia tốc sẽ là $a = 20/m$, chứ không phải $30/m$.
Định luật thứ hai của Newton được viết là $\vec{F}_{net} = m\vec{a}$, hay $\vec{a} = \dfrac{\vec{F}_{net}}{m}$: gia tốc bằng lực合 chia cho khối lượng. Nhiều lực hơn dẫn đến nhiều gia tốc hơn; nhiều khối lượng hơn dẫn đến ít gia tốc hơn. Luôn cộng các lực dưới dạng vectơ trước, sau đó mới thực hiện phép chia.