【#1】Ứng Dụng 3 Định Luật Newton Để Tăng Năng Suất Công Việc

3 định luật Newton không chỉ được sử dụng trong lĩnh vực vật lý học mà chúng còn ẩn chứa nhiều điều thú vị trong mối liên hệ với năng suất công việc và cuộc sống.

Vào năm 1687, Isaac Newton đã xuất bản một cuốn sách đột phá “The Principia: Mathematical Principles of Natural Philosophy” (tạm dịch: Những nguyên lý cơ bản: những nguyên lý cơ bản về triết học tự nhiên) mô tả 3 định luật chuyển động của ông. Trong đó, Newton đã hình thành một nền tảng về các cơ chế cổ điển cũng như định nghĩa lại cách mà thế giới nhìn vào lĩnh vực vật lý và khoa học.

Tuy nhiên, điều mà đa phần chúng ta không hề biết đó là 3 định luật này của Newton có thể được sử dụng như là một phép loại suy thú vị trong việc tăng năng suất, đơn giản hóa quá trình làm việc và cải thiện chất lượng cuộc sống.

Định luật chuyển động đầu tiên: Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không thì nó giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.

Nhìn chung, trì hoãn (procrastination) là định luật cơ bản của vũ trụ. Đây chính là định luật Newton đầu tiên được áp dụng vào năng suất: các vật thể đứng yên sẽ giữ nguyên trạng thái đứng yên của nó.

Vậy thì cách tốt nhất để bắt đầu khi rơi vào trạng thái trì hoãn, chây ì là gì?

Qua trải nghiệm, theo tôi cách tốt nhất đó chính là áp dụng quy tắc 2 phút: Để vượt qua sự trì hoãn, hãy tìm một cách nào đó để bắt đầu công việc của bạn trong ít hơn 2 phút.

Chú ý rằng bạn không cần phải hoàn thành công việc. Tuy nhiên, nhờ có định luật Newton này, bạn thường sẽ nhận ra rằng một khi bắt đầu một công việc trong ít hơn 2 phút thì bạn sẽ thấy việc duy trì nó sẽ dễ dàng hơn nhiều.

Ngay bây giờ, bạn cảm thấy không muốn chạy. Nhưng nếu bạn đi giày, lấy một chai nước và bước ra khỏi cửa thì bạn sẽ có động lực để bắt đầu chạy hơn đấy.

Ngay bây giờ, bạn đang nhìn vào một file Word trắng xóa trên màn hình và cảm thấy không nghĩ ra được gì để viết bản bảo cáo. Tuy nhiên, nếu viết ra một vài câu ngẫu nhiên trong ít hơn 2 phút, bạn sẽ thấy chúng thực sự hữu ích để viết tiếp những câu sau.

Ngay bây giờ, sự sáng tạo của bạn bị chặn lại và bạn chẳng thể nào vẽ ra thứ gì nên hồn cả. Nhưng nếu vẽ một đường ngẫu nhiên trên giấy và biến nó thành một con vật bất kỳ thì khả năng sáng tạo của bạn sẽ được khơi dậy.

Động lực thường sẽ đến ngay khi bạn bắt đầu. Do vậy, hãy tìm cách để thực hiện những bước nhỏ đầu tiên. Vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động.

Định luật 2 Newton: F = ma. Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỷ lệ thuận với độ lớn của lực và tỷ lệ nghịch với khối lượng của vật.

Hãy phân tích công thức này, F = ma và tìm hiểu xem nó được vận dụng như thế nào đối với năng suất công việc.

Thử đoán xem điều gì xảy ra? Đây chính là câu chuyện của việc hoàn thành mọi thứ trong cuộc sống của bạn.

Nếu bạn muốn năng suất hơn thì đơn thuần không chỉ là làm việc chăm chỉ (lực) mà còn là lực đó cần tập trung vào chỗ nào. Điều này cũng đúng với các quyết định lớn trong cuộc sống và các quyết định nhỏ hàng ngày.

Chẳng hạn, bạn có thể áp dụng cùng một bộ kỹ năng theo các hướng khác nhau và nhận được các kết quả khác nhau.

Để đơn giản hơn, bạn chỉ có một lực nhất định để cung cấp cho công việc và nơi bạn đặt lực đó cũng quan trọng như việc bạn làm việc chăm chỉ đến mức nào.

Định luật 3 Newton: Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều.

Tất cả chúng ta đều có một tốc độ trung bình để thực hiện mọi việc trong cuộc sống. Mức độ năng suất và hiệu quả của bạn thường cũng cân bằng với các lực năng suất (productive force) và không năng suất (unproductive force) trong cuộc đời bạn – giống như các lực cùng độ lớn nhưng ngược chiều trong định luật 3 Newton vậy.

Có rất nhiều lực năng suất trong cuộc sống như sự tập trung, tích cực và động lực. Nhưng cũng có nhiều lực không năng suất như căng thẳng, thiếu ngủ và cố gắng làm nhiều việc cùng lúc.

Nếu muốn trở nên hiệu quả và làm việc năng suất hơn thì chúng ta có hai lựa chọn.

Lựa chọn đầu tiên đó thêm thật nhiều lực năng suất. Đây được gọi là lựa chọn “kiên định chinh phục”. Chúng ta phải quyết tâm hoàn thành công việc ngay cả khi gặp khó khăn bằng cách uống một tách cafe khác và làm việc chăm chỉ hơn. Đây là lý do tại sao mọi người thường sử dụng chất kích thích để giúp họ tập trung hoặc xem các video truyền động lực để kích thích tinh thần. Tất cả đều là một nỗ lực để tăng lực năng suất và chế ngự các lực không năng suất mà chúng ta đối mặt.

Hiển nhiên, bạn chỉ có thể làm điều này trước khi bạn bị quá tải, kiệt sức (burn out) nhưng trong một khoảnh khắc nào đó, chiến thuật “kiên định chinh phục” thực sự có thể hiệu quả.

Lựa chọn thứ hai đó là loại bỏ các lực đối diện. Đơn giản hóa cuộc sống, học cách nói không, thay đổi môi trường, giảm số lượng các trách nhiệm được giao cho bạn, hay nói cách khác là loại bỏ các lực kéo bạn xuống.

Nếu giảm các lực không năng suất trong cuộc sống, năng suất của bạn sẽ tăng lên một cách tự nhiên. Giống như thể một cách kỳ diệu, bạn đã loại bỏ được một bàn tay kéo bạn lùi lại.

Đa phần mọi người sẽ quyết tâm hết sức mình để vượt qua các chướng ngại vật. Vấn đề với chiến thuật này đó là bạn vẫn đang giải quyết một lực khác. Tuy nhiên, sẽ dễ dàng hơn nếu cắt giảm các lực không năng suất và để cho năng suất bạn lớn dần lên một cách tự nhiên.

【#2】Cái Gì Gọi Là Động Lượng Của Cơ Thể Của Đơn Vị Đo. Định Luật Bảo Toàn Động Lượng, Động Năng Và Năng Lượng Tiềm Tàng, Lực Lượng

Chúng thay đổi, vì các lực tương tác tác động lên từng cơ thể, nhưng tổng các xung không đổi. Cái này được gọi là luật bảo toàn động lượng.

Định luật thứ hai của Newton thể hiện bằng công thức. Nó có thể được viết theo một cách khác, nếu chúng ta nhớ lại rằng gia tốc bằng tốc độ thay đổi tốc độ của cơ thể. Đối với chuyển động tăng tốc đều, công thức sẽ như sau:

Nếu chúng ta thay thế biểu thức này trong công thức, chúng ta sẽ nhận được:

,

Công thức này có thể được viết lại thành:

Ở bên phải của sự bình đẳng này được ghi lại sự thay đổi trong sản phẩm của khối lượng cơ thể và tốc độ của nó. Sản phẩm của khối lượng và tốc độ cơ thể là một đại lượng vật lý gọi là xung lực cơ thể hoặc chuyển động cơ thể.

Cơ thể thôi thúc gọi là sản phẩm của khối lượng cơ thể và tốc độ của nó. Đây là một lượng vector. Hướng của vectơ động lượng trùng với hướng của vectơ vận tốc.

Nói cách khác, một khối cơ thể mdi chuyển với tốc độ có một xung lực. Đối với đơn vị xung trong SI, xung lực của vật nặng 1 kg được lấy, di chuyển với tốc độ 1 m / s (kg · m / s). Khi hai cơ thể tương tác với nhau, nếu lực thứ nhất tác dụng lên cơ thể thứ hai bằng lực, thì theo định luật thứ ba của Newton, thì cơ thể thứ hai tác dụng lên lực thứ nhất. Chúng tôi biểu thị khối lượng của hai cơ thể này bằng m 1 và m 2, và tốc độ của chúng so với bất kỳ khung tham chiếu nào thông qua và. Một lúc sau t là kết quả của sự tương tác giữa các cơ thể, vận tốc của chúng sẽ thay đổi và trở nên bằng và. Thay thế các giá trị này trong công thức, chúng tôi nhận được:

,

,

Do đó

Thay đổi dấu hiệu của cả hai mặt của đẳng thức sang ngược lại và viết nó dưới dạng

Ở bên trái của đẳng thức là tổng của thời điểm ban đầu của hai cơ thể, ở bên phải là tổng của thời điểm của cùng một cơ thể theo thời gian t. Các khoản bằng nhau. Như vậy, mặc dù thực tế. rằng động lượng của mỗi cơ thể trong quá trình tương tác thay đổi, tổng động lượng (tổng thời điểm của cả hai cơ thể) không thay đổi.

Nó cũng có giá trị khi một số cơ quan tương tác. Tuy nhiên, điều quan trọng là các cơ quan này chỉ tương tác với nhau và chúng không bị ảnh hưởng bởi các lực từ các cơ quan khác không phải là một phần của hệ thống (hoặc các lực bên ngoài được cân bằng). Một nhóm các cơ thể không tương tác với các cơ thể khác được gọi là hệ thống khép kín chỉ có giá trị cho các hệ thống khép kín.

Chi tiết Thể loại: Cơ học Đăng ngày 21/07/2014 2:29 PM Lượt xem: 53533

Trong cơ học cổ điển, có hai định luật bảo toàn: định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn năng lượng.

Cơ thể thôi thúc

Khái niệm động lượng được giới thiệu lần đầu tiên bởi một nhà toán học, vật lý học, thợ cơ khí người Pháp và triết gia Descartes, người gọi là sự thúc đẩy lượng chuyển động.

Từ tiếng Latinh, tiếng xung động của người Viking dịch là tiếng đẩy, di chuyển.

Bất kỳ cơ thể di chuyển có một xung.

Hãy tưởng tượng một chiếc xe đẩy đứng bất động. Động lượng của nó bằng không. Nhưng ngay khi giỏ hàng bắt đầu di chuyển, động lượng của nó sẽ không còn nữa. Nó sẽ bắt đầu thay đổi, vì tốc độ sẽ thay đổi.

hoặc Động lượng của một điểm vật chất, lượng chuyển động Là một đại lượng vectơ bằng tích của khối lượng của một điểm bằng tốc độ của nó. Hướng của vectơ động lượng của điểm trùng với hướng của vectơ vận tốc.

Nếu người ta nói về một cơ thể vật chất rắn, thì tích của khối lượng của cơ thể này và vận tốc của khối tâm được gọi là động lượng của một cơ thể như vậy.

Làm thế nào để tính động lượng cơ thể? Người ta có thể tưởng tượng rằng cơ thể bao gồm nhiều điểm vật chất, hoặc một hệ thống các điểm vật chất.

Nếu là động lượng của một điểm vật chất, sau đó là động lượng của hệ thống các điểm vật chất

Đó là động lượng của hệ thống các điểm vật chấtLà tổng vectơ của mô men của tất cả các điểm vật chất tạo nên hệ thống. Nó bằng với sản phẩm của khối lượng của những điểm này với tốc độ của chúng.

Đơn vị đo động lượng trong hệ thống SI quốc tế là kilogam mét trên giây (kg · m / s).

Sự thúc đẩy của lực lượng

Trong cơ học, có một mối quan hệ chặt chẽ giữa động lượng của cơ thể và lực. Hai đại lượng này được kết nối bởi một đại lượng gọi là xung lực.

Nếu một lực không đổi tác động lên cơ thểtrong một khoảng thời gian Ftsau đó theo định luật thứ hai của Newton

Công thức này cho thấy mối quan hệ giữa lực tác động lên cơ thể, thời gian của lực này và sự thay đổi tốc độ cơ thể.

Giá trị bằng với tích của lực tác dụng lên cơ thể theo thời gian mà nó tác động được gọi là xung lực.

Như chúng ta có thể thấy từ phương trình, động lượng của một lực bằng với chênh lệch giữa momen của cơ thể tại điểm ban đầu và điểm cuối cùng theo thời gian, hoặc thay đổi động lượng theo thời gian.

Định luật thứ hai của Newton ở dạng xung được xây dựng như sau: một sự thay đổi trong động lượng của cơ thể bằng với động lượng của lực tác dụng lên nó. Phải nói rằng chính Newton đã xây dựng luật của mình một cách chính xác theo cách này.

Động lượng của lực cũng là một đại lượng vectơ.

Định luật bảo toàn động lượng tuân theo định luật thứ ba của Newton.

Cần phải nhớ rằng luật này chỉ hoạt động trong một hệ thống vật lý khép kín hoặc cô lập. Một hệ thống khép kín là một hệ thống trong đó các cơ thể chỉ tương tác với nhau và không tương tác với các cơ quan bên ngoài.

Hãy tưởng tượng một hệ thống khép kín của hai cơ thể vật lý. Các lực tương tác của các cơ thể với nhau được gọi là nội lực.

Động lượng của lực cho cơ thể đầu tiên là

Theo định luật thứ ba của Newton, các lực tác dụng lên các cơ thể trong quá trình tương tác của chúng có độ lớn bằng nhau và ngược chiều nhau.

Do đó, đối với cơ thể thứ hai, động lượng của lực là

Sử dụng các phép tính đơn giản, chúng ta có được biểu thức toán học của định luật bảo toàn động lượng:

v 1v 2– tốc độ của cơ thể thứ nhất và thứ hai trước khi tương tác,

p 1 u003d m 1 ·v 1 – động lượng của cơ thể đầu tiên trước khi tương tác;

p 2 u003d m 2 ·v 2– Động lượng của cơ thể thứ hai trước khi tương tác;

p 1 “u003d m 1 ·v 1 “– động lượng của cơ thể đầu tiên sau khi tương tác;

p 2 “u003d m 2 ·v 2 “– Sự thúc đẩy của cơ thể thứ hai sau khi tương tác;

Đó là

Trong một hệ thống khép kín, các cơ thể chỉ trao đổi mô men. Và tổng vectơ của momen của các vật thể này trước khi tương tác của chúng bằng tổng vectơ của momen sau khi tương tác.

Vì vậy, do kết quả của một phát súng từ súng, động lượng của chính khẩu súng và động lượng của viên đạn sẽ thay đổi. Nhưng tổng số xung của súng và viên đạn trong đó trước khi bắn sẽ vẫn bằng tổng số xung của súng và đạn bay sau phát bắn.

Khi bắn từ một khẩu súng, giật lại xảy ra. Đạn bay về phía trước, và khẩu súng tự quay trở lại. Một viên đạn và một khẩu súng là một hệ thống khép kín trong đó định luật bảo toàn động lượng hoạt động.

trong một hệ thống khép kín có thể thay đổi do kết quả của sự tương tác giữa chúng với nhau. Nhưng Động lượng của mỗi cơ thể tổng vectơ của mô men của các vật thể trong hệ thống kín không thay đổi trong quá trình tương tác của các vật thể này theo thời gian,đó là, nó không đổi Đó là luật bảo toàn động lượng.

Chính xác hơn, định luật bảo toàn động lượng được xây dựng như sau: tổng vectơ của mô men của tất cả các phần tử của một hệ kín là một hằng số nếu không có ngoại lực tác dụng lên nó, hoặc tổng vectơ của chúng bằng không.

Động lượng của một hệ thống các cơ thể chỉ có thể thay đổi do tác động của các lực bên ngoài lên hệ thống. Và sau đó định luật bảo toàn động lượng sẽ không được áp dụng.

Tôi phải nói rằng trong bản chất của các hệ thống khép kín không tồn tại. Nhưng, nếu thời gian tác động của ngoại lực rất ngắn, ví dụ, trong một vụ nổ, bắn, v.v., thì trong trường hợp này, ảnh hưởng của ngoại lực lên hệ thống bị bỏ qua và bản thân hệ thống được coi là đóng.

Ngoài ra, nếu các lực bên ngoài tác động lên hệ thống, nhưng tổng các hình chiếu của chúng trên một trong các trục tọa độ bằng không (nghĩa là các lực được cân bằng theo hướng của trục này), thì luật bảo toàn động lượng được thực hiện theo hướng này.

Định luật bảo toàn động lượng cũng được gọi là định luật bảo toàn động lượng.

Ví dụ nổi bật nhất về việc áp dụng định luật bảo toàn động lượng là lực đẩy phản lực.

Chuyển động phản lực

Chuyển động phản ứng là chuyển động của cơ thể xảy ra khi một phần của nó được tách ra khỏi nó ở một tốc độ nhất định. Trong trường hợp này, cơ thể nhận được một xung lực hướng ngược lại.

Ví dụ đơn giản nhất về lực đẩy phản lực là chuyến bay của khinh khí cầu mà không khí thoát ra. Nếu chúng ta thổi phồng quả bóng và thả nó ra, nó sẽ bắt đầu bay theo hướng ngược lại với sự chuyển động của không khí ra khỏi nó.

Một ví dụ về lực đẩy phản lực trong tự nhiên là sự phóng ra chất lỏng từ một quả dưa chuột điên khi nó nổ. Đồng thời, dưa chuột tự bay theo hướng ngược lại.

Sứa, mực và các cư dân khác của biển sâu di chuyển xung quanh, lấy nước và sau đó ném nó đi.

Lực đẩy được dựa trên định luật bảo toàn động lượng. Chúng ta biết rằng khi một tên lửa với động cơ phản lực di chuyển do quá trình đốt cháy nhiên liệu, một dòng chất lỏng hoặc khí được phun ra từ vòi phun ( dòng máy bay phản lực). Do sự tương tác của động cơ với chất rò rỉ xuất hiện công suất phản kháng. Vì tên lửa cùng với chất bị đẩy ra là một hệ thống kín, nên động lượng của một hệ thống như vậy không thay đổi theo thời gian.

Lực phản ứng phát sinh là kết quả của sự tương tác của chỉ các bộ phận của hệ thống. Các lực lượng bên ngoài không có ảnh hưởng đến sự xuất hiện của nó.

Trước khi tên lửa bắt đầu di chuyển, tổng động lượng của tên lửa và nhiên liệu bằng không. Do đó, theo định luật bảo toàn động lượng sau khi bật động cơ, tổng các xung này cũng bằng không.

khối lượng của tên lửa ở đâu

Tốc độ thoát khí

Thay đổi tốc độ tên lửa

∆ m f tiêu thụ khối lượng nhiên liệu

Giả sử tên lửa hoạt động được một thời gian t .

Chia cả hai vế của phương trình t, chúng tôi nhận được biểu thức

Theo định luật thứ hai của Newton, lực phản kháng là

Lực phản kháng, hoặc lực đẩy phản lực, cung cấp sự chuyển động của động cơ phản lực và vật thể liên kết với nó, theo hướng ngược lại với hướng của luồng phản lực.

Động cơ phản lực được sử dụng trong máy bay hiện đại và các tên lửa khác nhau, quân sự, không gian, v.v.

Xung (số lượng chuyển động) của một cơ thể được gọi là đại lượng vectơ vật lý, là một đặc tính định lượng của chuyển động tịnh tiến của các cơ thể. Impulse được chỉ định p. Động lượng của một cơ thể bằng với sản phẩm của khối lượng cơ thể và tốc độ của nó, tức là Nó được tính theo công thức:

Hướng của vectơ động lượng trùng với hướng của vectơ vận tốc của cơ thể (hướng dọc theo tiếp tuyến với quỹ đạo). Đơn vị đo động lượng là kg m / s.

Tổng động lượng của hệ thống cơ thể bằng với vectơ tổng các xung của tất cả các cơ quan của hệ thống:

Thay đổi động lượng của một cơ thể được tìm thấy bởi công thức (lưu ý rằng sự khác biệt giữa các xung cuối cùng và ban đầu là vectơ):

trong đó: p n là động lượng của cơ thể tại thời điểm ban đầu, p đến – đến trận chung kết. Điều chính là không nhầm lẫn hai khái niệm cuối cùng.

Cú đấm hoàn toàn kiên cường – một mô hình va chạm trừu tượng, trong đó tổn thất năng lượng do ma sát, biến dạng, v.v. không được tính đến. Không có tương tác nào khác ngoài liên hệ trực tiếp được tính đến. Với tác động đàn hồi tuyệt đối trên một bề mặt cố định, tốc độ của vật sau khi va chạm có giá trị tuyệt đối bằng tốc độ của vật trước khi va chạm, nghĩa là động lượng không thay đổi. Chỉ hướng của nó có thể thay đổi. Trong trường hợp này, góc tới bằng góc phản xạ.

Tác động hoàn toàn không đàn hồi – một cú đánh, kết quả là các cơ thể tham gia và tiếp tục chuyển động tiếp theo như một cơ thể duy nhất. Ví dụ, một quả bóng plasticine khi rơi trên bất kỳ bề mặt nào hoàn toàn ngăn chặn chuyển động của nó, khi hai chiếc xe va chạm, một khớp nối tự động được kích hoạt và chúng cũng tiếp tục di chuyển cùng nhau.

Định luật bảo toàn động lượng

Khi các cơ thể tương tác, động lượng của một cơ thể có thể được truyền một phần hoặc hoàn toàn sang một cơ thể khác. Nếu các lực bên ngoài từ các cơ quan khác không tác động lên hệ thống các cơ quan, thì một hệ thống như vậy được gọi là đóng cửa.

Trong một hệ thống kín, tổng vectơ của mô men của tất cả các vật thể có trong hệ thống không đổi cho bất kỳ tương tác nào của các cơ thể của hệ thống này với nhau. Định luật cơ bản này của tự nhiên được gọi là định luật bảo toàn động lượng (ZSI). Hậu quả của nó là định luật của Newton. Định luật thứ hai của Newton ở dạng xung có thể được viết như sau:

Như sau trong công thức này, nếu các lực bên ngoài không tác động lên hệ thống các cơ thể hoặc tác động của các lực bên ngoài được bù (lực kết quả bằng 0), thì sự thay đổi động lượng bằng 0, có nghĩa là tổng động lượng của hệ được bảo toàn:

Tương tự, người ta có thể lập luận cho phép chiếu bằng 0 của lực trên trục đã chọn. Nếu các lực bên ngoài không chỉ tác động dọc theo một trong các trục, thì phép chiếu của động lượng lên trục đã cho được bảo toàn, ví dụ:

Hồ sơ tương tự có thể được thực hiện cho các trục tọa độ khác. Bằng cách này hay cách khác, bạn cần hiểu rằng trong trường hợp này, các xung có thể thay đổi, nhưng đó là tổng của chúng không đổi. Định luật bảo toàn động lượng trong nhiều trường hợp giúp ta có thể tìm thấy vận tốc của các vật tương tác ngay cả khi chưa biết giá trị của lực tác dụng.

Tiết kiệm động lượng chiếu

Tình huống có thể xảy ra khi định luật bảo toàn động lượng chỉ được thực hiện một phần, nghĩa là chỉ khi thiết kế trên một trục. Nếu một lực tác động lên cơ thể, thì động lượng của nó không được bảo toàn. Nhưng bạn luôn có thể chọn một trục sao cho hình chiếu của lực lên trục này bằng không. Sau đó, hình chiếu của xung trên trục này sẽ được bảo toàn. Theo quy định, trục này được chọn dọc theo bề mặt mà cơ thể di chuyển.

Trường hợp đa chiều của ZSI. Phương pháp vectơ

Từ quy tắc cộng vectơ, theo sau ba vectơ trong các công thức này sẽ tạo thành một hình tam giác. Đối với hình tam giác, định lý cosin được áp dụng.

Hãy thực hiện một số biến đổi đơn giản với các công thức. Theo định luật thứ hai của Newton, sức mạnh có thể được tìm thấy: F u003d m * a. Gia tốc như sau: a u003d v⁄t. Do đó, chúng tôi có được: F u003d m * v/ t.

Định nghĩa xung lực cơ thể: Công thức

Nó chỉ ra rằng lực được đặc trưng bởi một sự thay đổi trong sản phẩm của khối lượng và vận tốc theo thời gian. Nếu chúng ta biểu thị sản phẩm này theo một số lượng nhất định, thì chúng ta sẽ có được sự thay đổi về số lượng này theo thời gian như là một đặc tính của lực. Giá trị này được gọi là động lượng của cơ thể. Động lượng của cơ thể được thể hiện bằng công thức:

trong đó p là động lượng của cơ thể, m khối lượng, tốc độ v.

Động lượng là một đại lượng vectơ, trong khi hướng của nó luôn trùng với hướng của tốc độ. Đơn vị của động lượng là kilôgam trên mét mỗi giây (1 kg * m / s).

Sự thúc đẩy của cơ thể là gì: làm thế nào để hiểu?

Hãy thử một cách đơn giản, “trên những ngón tay” để tìm ra xung lực của cơ thể là gì. Nếu cơ thể nghỉ ngơi, thì động lượng của nó bằng không. Là logic. Nếu tốc độ của cơ thể thay đổi, thì cơ thể có một xung lực nhất định đặc trưng cho cường độ của lực tác dụng lên nó.

Nếu tác động lên cơ thể không có, nhưng nó di chuyển ở một tốc độ nhất định, nghĩa là nó có một xung lực nhất định, thì xung lực của nó có nghĩa là tác động của cơ thể đã cho khi có thể tương tác với một cơ thể khác.

Công thức động lượng bao gồm khối lượng cơ thể và tốc độ của nó. Đó là, khối lượng và / hoặc tốc độ mà cơ thể sở hữu càng lớn thì tác động của nó càng lớn. Điều này là dễ hiểu từ kinh nghiệm sống.

Để di chuyển một cơ thể có khối lượng nhỏ, cần một lực nhỏ. Trọng lượng cơ thể càng nhiều, sẽ phải nỗ lực nhiều hơn. Điều tương tự cũng xảy ra đối với tốc độ được báo cáo cho cơ thể. Trong trường hợp tác động của chính cơ thể lên người khác, xung lực cũng cho thấy mức độ mà cơ thể có thể tác động lên các cơ thể khác. Giá trị này trực tiếp phụ thuộc vào tốc độ và khối lượng của cơ thể ban đầu.

Động lượng trong sự tương tác của cơ thể

Một câu hỏi khác được đặt ra: điều gì sẽ xảy ra với động lượng của cơ thể khi nó tương tác với một cơ thể khác? Khối lượng của cơ thể không thể thay đổi nếu vẫn còn nguyên, nhưng tốc độ có thể thay đổi dễ dàng. Trong trường hợp này, tốc độ của cơ thể sẽ thay đổi tùy thuộc vào khối lượng của nó.

Trên thực tế, rõ ràng là trong sự va chạm của các cơ thể có khối lượng rất khác nhau, tốc độ của chúng sẽ thay đổi theo những cách khác nhau. Nếu một quả bóng đá bay ở tốc độ cao đâm vào một người không chuẩn bị cho điều này, chẳng hạn như khán giả, thì khán giả có thể rơi, nghĩa là đạt được một số tốc độ nhỏ, nhưng chắc chắn nó sẽ không bay như một quả bóng.

Và tất cả vì khối lượng của người xem lớn hơn nhiều so với khối lượng của quả bóng. Nhưng đồng thời, sự thúc đẩy chung của hai cơ thể này sẽ không thay đổi.

Luật bảo tồn xung: công thức

Đây là định luật bảo toàn động lượng: khi hai cơ thể tương tác, tổng động lượng của chúng vẫn không thay đổi. Định luật bảo toàn động lượng chỉ hoạt động trong một hệ kín, nghĩa là trong một hệ không có ngoại lực hoặc tổng tác dụng của chúng bằng không.

Trong thực tế, hầu như luôn luôn có một ảnh hưởng của bên thứ ba tác động lên hệ thống các cơ thể, nhưng xung lực chung, như năng lượng, không biến mất ở bất cứ đâu và không phát sinh từ đâu, nó được phân phối giữa tất cả những người tham gia tương tác.

Định nghĩa là:

YouTube bách khoa toàn thư

    1 / 5

    Momentum Động lượng cơ thể

    Xung lực cơ thể

    Thời điểm của động lượng

    Vật lý. Định luật bảo tồn trong cơ học: Động lượng. Trung tâm học tập trực tuyến Foxford

    Phụ đề

Lịch sử của thuật ngữ

Định nghĩa xung chính thức

Xung điện từ

Một trường điện từ, giống như bất kỳ đối tượng vật chất nào khác, có một động lượng có thể dễ dàng tìm thấy bằng cách tích hợp vectơ Poynting trên âm lượng:

p u003d 1 c 2 ∫ S d V u003d 1 c 2 ∫ dV) (trong hệ thống SI).

Sự tồn tại của một xung tại trường điện từ giải thích, ví dụ, một hiện tượng như áp suất của bức xạ điện từ.

Động lượng trong cơ học lượng tử

Định nghĩa chính thức

Mô đun xung tỷ lệ nghịch với bước sóng (\ displaystyle \ lambda):), mô đun động lượng là p u003d m v (\ displaystyle p u003d mv) (ở đâu m (\ kiểu hiển thị m) là khối lượng của hạt) và

u003d h p u003d h m v (\ displaystyle \ lambda u003d (\ frac (h) (p)) u003d (\ frac (h) (mv))).

Do đó, bước sóng de Broglie càng nhỏ, mô đun xung càng lớn.

Ở dạng vector, điều này được viết là:

p → u003d h 2 π k → u003d ℏ k →, (\ displaystyle (\ vec (p)) u003d (\ frac (h) (2 \ pi)) (\ vec (k)) u003d \ hbar (\ vec ( k)),) p → u003d ρ v → (\ displaystyle (\ vec (p)) u003d \ rho (\ vec (v))).

【#3】Triết Lý Cuộc Sống Từ 3 Định Luật Của Newton

Featured image: Sir Gottfried Kneller

Isaac Newton (1642-1727) là một nhà vật lý, nhà thiên văn học, nhà triết học, nhà toán học, nhà thần học và nhà giả kim người Anh.

Ba định luật về cơ học của Newton có thể phát biểu như sau:

Định luật 1: Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không, thì vật đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thằng đều.

Định luật 2: Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỷ lệ thuận với độ lớn của lực và tỷ lệ nghịch với khối lượng của vật:

Định luật 3: Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này khác điểm đặt, cùng giá, ngược chiều và cùng độ lớn.

Những phát biểu về ba định luật này được trích trong SGK Vật lý lớp 10 chương trình nâng cao, các phát biểu khác về ba định luật của Newton cũng có nội dung tương tự.

Định luật 1

Hãy hình dung vật rắn mà phát biểu này nói đến chính là cuộc đời của chúng ta, đối với một số người, cuộc đời họ gần như đứng yên, đối với một số người khác, cuộc đời họ cứ mãi chuyển động thẳng đều, giống như một cuộc sống nhàm chán cứ diễn ra hàng ngày. Điều mà chúng ta có thể nhận ra từ định luật đó là, nếu bạn muốn thay đổi, nếu bạn muốn thoát khỏi con đường lặp đi lặp lại mỗi ngày, nếu bạn muốn thoát khỏi cái “vũng bùn” giữ chân mình tại chỗ, bạn cần một thứ gì đó gọi là “lực tác động”.

Định luật 2

Nối tiếp theo những gì được nhận ra ở định luật 1, khi mà cái chúng ta đã có là động lực, là F, là những gì thôi thúc chúng ta, bắt buộc chúng ta phải hành động.

m ở đây đại diện cho sức ì, cho sự trì hoãn, sự lười biếng của chúng ta trong việc làm những hành động đó; a là gia tốc, đặc trưng cho sự thay đổi, là những kết quả mà chúng ta đạt được.

Một nguyên tắc đơn giản đó là với một động lực, với một lực F không đổi: Nếu bạn càng trì hoãn, càng lười biếng, cố tìm ra lý do để thực hiện những hành động càng ít càng tốt, sự thay đổi của chúng ta sẽ tỷ lệ nghịch với sự trì hoãn đó, những kết quả đạt được sẽ rất ít, hầu như chẳng có gì thay đổi, và hệ quả là gì, chúng ta sẽ lại chán nản, m lại càng tăng và a lại càng giảm.

Nhìn theo cách ngược lại có thể sẽ dễ hiểu hơn, hành động càng nhiều, kết quả càng lớn; một điều thú vị là dù chỉ với một lực F rất nhỏ nhưng nếu m nhỏ tới mức dần tiến tới 0 thì sự thay đổi sẽ là vô cùng lớn mà chúng ta không thể nào biết được.

Định luật 3

Phát biểu thứ 3 có vẻ khá dễ hiểu, nó đơn giản chỉ là quy luật hai chiều của cuộc sống. Nếu bạn tác động tích cực hay tiêu cực đối với một sự vật sự việc gì đó, cuối cùng cũng sẽ có một tác động tích cực hay tiêu cực tương ứng tác động vào bạn. Nếu bạn không chịu lắng nghe một người, đừng bao giờ mong người đó sẽ lắng nghe mình. Trong khi đang tìm kiếm về đề tài này trên mạng, tôi vô tình tìm thấy một nhận xét rất hay của một người nước ngoài có nickname RainersHQ trên trang web Wattpad, tôi xin để lại nguyên văn tiếng Anh như sau:

“…I’ve considered Newton’s third law for many years in regards to philosophy and humanitarian work. The word I seem to have difficulty with understanding is “opposite”. For example, according to the law, if someone were to do something viewed as “good” such as building a water well in Africa, providing clean water for a community of 300 people, the “opposite” action would be that 300 people somewhere else would not have clean water; or, perhaps when something “good” is done that the universe must balance itself with something “bad”. I am not proposing that people should do more bad so that we might have more good, but perhaps that both good and bad are merely illusions…”

Đoạn văn trên có thể được dịch đại khái là định luật thứ ba muốn nêu lên ý nghĩa của từ “trái ngược”, nghĩa là nếu như bạn làm một việc gì đó tốt như xây một đài phun nước ở châu Phi có thể cung cấp nước sạch cho một cộng đồng khoảng 300 người, thì hành động “trái ngược” có thể là ở nơi nào đó trên Trái Đất, 300 người khác sẽ không có nước sạch để dùng. Hoặc có thể hiểu theo một cách khác là khi một việc tốt được thực hiện, vũ trụ sẽ tự cân bằng nó bằng một việc gì đó không tốt, và tác giả còn muốn nói lên rằng liệu ranh giới giữa việc tốt và việc xấu có thật sự tồn tại?

Lời nhận xét đó chỉ là một ý kiến cá nhân, nhưng vẫn có nhiều thứ đáng để chúng ta suy ngẫm, đó là về sự cân bằng của cuộc sống, tìm ra được ý nghĩa của sự cân bằng đó có thể cần rất nhiều thời gian. Vì vậy việc của chúng ta có lẽ nên bắt đầu bằng định luật 1 và định luật 2, khi mà tự chính bản thân chúng ta cân bằng, chúng ta mới có hy vọng thu hẹp được những khoảng cách mà sự cân bằng của vũ trụ tạo ra.

Science and philosophy may be just the same, they are the way people think about everything around them. While philosophers try to give their opinions “subjectively”, scientists always find the most reasonable answer for everything.

Anonymous

【#4】Giáo Án Bài 10 Ba Định Luật Niuton

GIÁO ÁN VẬT LÝ 10CB

TIẾT 18: BÀI 10 BA ĐỊNH LUẬT NIUTƠN

GIÁO VIÊN : LÂM QUỐC THẮNG

Năm Học: 2021 – 2021

Tiết 18 : Bài 10 BA ĐỊNH LUẬT NIUTƠN

Ngày soạn : 20/10/2016

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

– Phát biểu được: Định nghĩa quán tính, ba định luật Niuton, định nghĩa khối lượng và nêu được tính chất của khối lượng.

– Viết được công thức của định luật II, định luật III Newton và của trọng lực.

– Nêu được những đặc điểm của cặp “lực và phản lực”.

2. Kỹ năng

– Vận dụng được định luật I Newton và khái niệm quán tính để giải thích một số hiện tượng vật lí đơn giản và để giải các bài tập trong bài.

– Chỉ ra được điểm đặt của cặp “lực và phản lực”. Phân biệt cặp lực này với cặp lực cân bằng

– Vận dụng phối hợp định luật II và III Newton để giải các bài tập trong bài.

3. Thái độ :

– Nhận ra được hiện tượng quán tính trong tự nhiên và khoa học kĩ thuật

– Giải thích được hiện tượng quán tính trong tự nhiên. Từ đó có thể vận dụng các kiến thức đã học vào cuộc sống.

– Xác định được trình độ hiện có về kiến thức, kĩ năng, thái độ của học sinh trong học tập vật lí.

– Lập kế hoạch và thực hiện được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm nâng cao trình độ bản thân.

II. CHUẨN BỊ

Giáo viên : Giáo viên: Chuẩn bị thêm một số vd minh họa ba định luật.

Học sinh :

– Ôn lại kiến thức đã được học về lực, cân bằng lực và quán tính.

– Ôn lại quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy.

III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC

(Tiết 2)

Hoạt động 1 (10 phút) : Kiểm tra bài cũ :

Phát biểu định luật I Newton, nêu khái niệm quán tính. Giải thích tại sao khi đoàn tàu đang chạy nếu dừng lại đột ngột thì hành khách bị ngã về phía trước, nếu đột ngột rẽ trái thì hành khách bị ngã về phía phải.

Phát biểu, viết viểu thức của định luật II Newton. Nêu định nghĩa và tính chất của khối lượng.

Hoạt động 2 ( 10 phút) : Tìm hiểu định luật II Newton.

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Nội dung cơ bản

Y/c hs nêu khái niệm trọng lực là gì ?

.

Giới thiệu khái niệm trọng tâm.

Nêu đặc điềm của trọng lực

Y/c học sinh nêu khái niệm trọng lượng.

Yêu cầu hs phân biệt trọng lực và trọng lượng.

Nêu khái niệm.

Ghi nhận khái niệm.

Nêu khái niệm

Nêu sự khác nhau của trọng lực và trọng lượng.

Xác định công thức tính trọng lực.

II. Định luật II Newton.

3. Trọng lực. Trọng lượng.

a) Trọng lực.

Trọng lực là lực của Trái Đất tác dụng vào vật, gây ra cho chúng gia tốc rơi tự do. Trọng lực được kí hiệu là . Trọng lực tác dụng lên vật đặt tại trọng tâm của vật.

b) Trọng lượng.

Độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật gọi là trọng lượng của vật, kí hiệu là P. Trọng lượng của vật được đo bằng lực kế.

c) Công thức của trọng lực.

Hoạt động 3 (15 phút) :

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Nội dung cơ bản

Giới thiệu 3 ví dụ sgk.

Nhấn mạnh tính chất hai chiều của sự tương tác.

Nêu và phân tích định luật III.

Yêu cầu hs viết biểu thức của định luật.

Nêu khái niệm lực tác dụng và phản lực.

Nêu các đặc điểm của lực và phản lực.

Yêu cầu hs cho ví dụ minh hoạ từng đặc điểm.

Phân tích ví dụ về cặp lực và phản lực ma sát.

Quan sát hình 10.1, 10.2, 10.3 và 10.4, nhận xét về lực tương tác giữa hai vật.

Ghi nhận định luật.

Viết biểu thức định luật.

Ghi nhận khái niệm.

Ghi nhận các đặc điểm.

【#5】Định Luật Vạn Vật Hấp Dẫn Là Gì? Bài Tập Áp Dụng Lý Thuyết Định Luật

Định luật vạn vật hấp dẫn được nhà vật lý Isaac Newton khám phá ra khi bị quả táo rơi vào đầu. Ông rút ra được rằng mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực được gọi là lực hấp dẫn. Và lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích của hai khối lượng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Kiến thức về định luật vạn vật hấp dẫn

Lực hấp dẫn

Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau bởi một lực là lực hấp dẫn. Lực hấp dẫn là lực tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật. Lực hấp dẫn phổ biến nhất hiện nay chính là lực hấp dẫn giữa trái đất và các vật trên trái đất.

Định luật vạn vật hấp dẫn

Lực hấp dẫn giữa hai điểm bất kì sẽ tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Ta có thể biểu diễn qua công thức sau đây:

Trong đó:

  • F là lực hấp dẫn (N)
  • m1, m2 là khối lượng của hai chất điểm
  • r là khoảng cách giữa chúng
  • G = 6,67.10-11 Nm2/kg2 gọi là hằng số hấp dẫn

Đặc điểm của lực hấp dẫn

Đặc điểm của lực hấp dẫn được thể hiện qua 3 phương diện sau:

  • Là lực hút
  • Điểm đặt tại trọng tâm của vật (chất điểm)
  • Giá của lực là đường thẳng đi qua tâm của 2 vật

Định luật vạn vật hấp dẫn chỉ đúng khi khoảng cách giữa hai vật rất lớn so với kích thước của chúng. Hay có thể đúng với các vật đồng chất và có dạng hình cầu.

Tìm hiểu về trọng lực

Trọng lực của một vật chính là lực hấp dẫn giữa Trái đất và chính vật đó. Trọng lực sẽ được đặt vào trọng tâm của vật. Trọng lực của vật sẽ được tính theo công thức sau đây:

Trong đó:

  • P là lực hấp dẫn giữa Trái đất và vật tác động
  • m là khối lượng
  • h là độ cao so với mặt đất
  • G = 6,67.10-11 Nm2/kg2 gọi là hằng số hấp dẫn
  • M là khối lượng trái đất

Mặt khác: P = m.g để suy ra được công thức của gia tốc rơi tự do.

Gia tốc rơi tự do là gì?

Công thức trên chỉ ra được rằng g chính là gia tốc rơi tự do. Để thuận lợi hơn trong khi giải bài tập thì gia tốc rơi tự do thường được quy định xấp xỉ bằng 10. Cụ thể là 9.8m/s^2

Những vật gần Trái Đất chịu sự tác động như thế nào từ lực hấp dẫn?

Ta có công thức tính gia tốc rơi tự do của vật khi h nhỏ hơn rất nhiều so với R:

Ta kết luận được rằng gia tốc rơi tự do g không chỉ phụ thuộc vào vĩ độ trên Trái Đất mà còn phụ thuộc vào độ cao của vật so với mặt đất.

Bài tập củng cố kiến thức

Bài tập lý thuyết về định luật vạn vật hấp dẫn

Câu 1: Chọn phát biểu sai trong các phát biểu bên dưới khi nói về lực hấp dẫn giữa hai chất điểm?

Đáp án: D

Đáp án: C

Câu 3: Một viên đá nằm cố định trên mặt đất. Hãy xác định giá trị lực hấp dẫn của Trái Đất tác động lên viên đá trên?

Đáp án: C

Bài tập có số liệu tính toán định luật vạn vật hấp dẫn

Câu 4: Cho hai quả cầu có khối lượng 20kg, bán kính 10cm, khoảng cách giữa hai tâm đo được là 50cm. Hãy xác định độ lớn lực hấp dẫn giữa hai quả cầu là bao nhiêu? Biết rằng đây là hai quả cầu đồng chất.

Đáp án: C

Câu 5: Hai quả cầu giống nhau được đặt cách nhau một khoảng r, lực hấp dẫn giữa chúng là F. Khi chúng ta thay một trong hai quả cầu trên bằng một quả cầu đồng chất khác. Với bán kính lớn gấp hai lần và giữ nguyên khoảng cách giữa hai tâm. Hãy xác định lực hấp dẫn giữa 2 quả cầu mới?

Đáp án: C

Câu 6: Khoảng cách giữa Mặt Trăng với tâm Trái Đất là 38.107 m; khối lượng Mặt Trăng là 7,37.1022kg, Trái Đất là 6.1024 kg. Biết hằng số hấp dẫn G = 1,0672.10-8N. Hãy xác định độ lớn lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trăng?

Đáp án: A

Câu 7: Đặt 1 quả cầu có trọng lượng 10 N ở mặt đất. Nếu chuyển quả cầu ở độ cao cách Trái Đất một khoảng R là bán kính Trái Đất. Hãy xác định trọng lượng của quả cầu?

Đáp án: B

Bài tập gia tốc trong định luật vạn vật hấp dẫn

Câu 8: Biết gia tốc rơi tự do tại đỉnh núi và chân núi lần lượt là 9,809 m/s2 và 9,810 m/s2. Coi Trái Đất là đồng chất và chân núi cách tâm Trái Đất 6370km. Hãy xác định độ cao của ngọn núi?

Đáp án: A

Câu 9: Ta có khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng trung bình gấp 60 lần bán kính Trái Đất. Khối lượng Mặt Trăng < khối lượng Trái Đất khoảng 81 lần. Cho 1 vật M nằm trên đường thẳng nối tâm của Trái Đất và Mặt Trăng. Biết lúc này lực hấp dẫn của Trái Đất và của Mặt Trăng cân bằng. Hãy xác định khoảng cách từ vật M đến tâm Trái Đất gấp bao nhiêu lần?

Đáp án: B

【#6】Ôn Cố Tri Tân: Phải Cách Ly Tại Gia Bởi Dịch Hạch, Issac Newton Tìm Ra Định Luật Vạn Vật Hấp Dẫn

Isaac Newton khoảng 20 tuổi khi Đại dịch hạch Luân Đôn xảy ra. Lúc đó ông chưa được phong tước hiệp sĩ hay mang bộ tóc giả trang trọng đó. Lúc đó ông mới chỉ là một sinh viên đại học bình thường tại Trinity College của Đại học Cambridge.

Phải 200 năm sau đó các nhà khoa học mới phát hiện ra vi khuẩn gây nên bệnh dịch hạch, nhưng ngay cả khi không biết chính xác nguyên nhân, mọi người thời đó vẫn thực hiện một số điều tương tự như chúng ta đang làm để phòng tránh dịch bệnh.

Trong năm 1665, điều đó tương tự như biện pháp “cách ly xã hội” – một biện pháp y tế công cộng đang được thực hiện trong tuần này khi các chính phủ, trường học và nhiều doanh nghiệp, bao gồm tòa soạn báo The Washington Post, yêu cầu mọi người ở nhà nhằm làm chậm sự lây lan của virus Corona mới.

Đại học Cambridge cho sinh viên về nhà để tiếp tục học tập. Đối với Newton, điều đó có nghĩa là trở về Woolsthorpe Manor, dinh thự của gia đình ông cách Cambridge khoảng 60 dặm về phía tây bắc.

Dù không có giáo sư để hướng dẫn mình, Newton vẫn hoạt động hiệu quả. Quãng thời gian hơn một năm ông không đến trường về sau được gọi là annus mirabilis, hay “năm của những điều kỳ diệu”.

Đầu tiên, ông tiếp tục nghiên cứu các vấn đề toán học mà ông đang làm tại Cambridge; các bài viết của ông về những vấn đề trên sau này trở thành những công trình mở đường của môn giải tích.

Tiếp đó, ông mua một vài lăng kính và thử nghiệm với chúng trong phòng ngủ của mình, thậm chí còn khoan một lỗ trên cửa chớp để chỉ một tia sáng nhỏ có thể xuyên qua. Từ đó nảy ra lý thuyết của ông về quang học.

Và ngay bên ngoài cửa sổ nhà ông tại Woolsthorpe, có một cây táo. Chính là cây táo huyền thoại đó. Câu chuyện về việc Newton ngồi dưới gốc cây, bị một quả táo rơi vào đầu và đột nhiên hiểu các lý thuyết về trọng lực và chuyển động, phần lớn là hư cấu. Nhưng theo trợ lý của ông, John Conduitt, có một phần là sự thật. Đây là lời giải thích của Conduitt:

“…Khi đang nghỉ ngơi trong khu vườn, ông tự nhiên nghĩ rằng sức mạnh của trọng lực (có thể làm cho một quả táo rơi từ trên cây xuống mặt đất) hẳn không bị giới hạn trong một khoảng cách nhất định tính từ bề mặt trái đất mà có thể lớn hơn nhiều so với mọi người nghĩ. ‘Tại sao không thể cao lên tới Mặt trăng?’ Ông đã tự hỏi vậy…”

Chúng ta đều biết, định luật vạn vật hấp dẫn là định luật do nhà vật lý học Isaac Newton khám phá ra, và thường được cho là đã hình thành sau khi ông bị “táo rơi vào đầu”. Định luật này khẳng định mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn. Theo đó, lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Ở Luân Đôn, một phần tư dân số chết vì bệnh dịch hạch trong khoảng thời gian từ năm 1665 đến năm 1666. Đây là một trong những vụ bùng phát lớn cuối cùng trong 400 năm Đại dịch Cái Chết Đen tàn phá châu Âu.

Newton trở lại Cambridge năm 1667 với lý thuyết trong tay. Trong vòng sáu tháng, ông đã trở thành một nghiên cứu viên; hai năm sau, ông đạt danh hiệu giáo sư.

Vì vậy, nếu bạn làm việc hoặc học tập ở nhà trong vài tuần tới, hãy nhớ tới ví dụ của Newton và phát minh vĩ đại của ông.

【#7】10 Ví Dụ Về Định Luật Đầu Tiên Của Newton Trong Đời Thực / Khoa Học

các Định luật đầu tiên của Newton, cũng được gọi là Luật quán tính nói rằng mọi cơ thể vẫn ở trạng thái nghỉ hoặc chuyển động đều và trực tràng trừ khi một cơ thể khác đứng và hành động trên nó.

Điều này có nghĩa là tất cả các cơ thể có xu hướng ở trong trạng thái ban đầu, nghĩa là, nếu chúng đang chuyển động, chúng sẽ có xu hướng ở lại chuyển động cho đến khi ai đó hoặc một cái gì đó ngăn chúng lại; nếu họ đứng yên, họ sẽ có xu hướng giữ im lặng cho đến khi ai đó hoặc thứ gì đó phá vỡ trạng thái của họ và khiến họ di chuyển.

Trong thời đại của chúng ta, tuyên bố này có vẻ hơi rõ ràng, nhưng chúng ta không được quên rằng khám phá này, cũng như những phát hiện khác cũng rất phù hợp, trong đó chúng ta có thể đề cập đến định luật hấp dẫn và nghiên cứu về sự phân hủy của ánh sáng trắng trong màu sắc khác nhau, Isaac Newton đã làm khoảng 450 năm trước.

Các định luật của Newton, bao gồm Định luật quán tính này, ngoài Luật tương tác và lực lượng, và Luật hành động và phản ứng – và cùng nhau tạo nên các định luật Động lực học của Newton – đã giải thích về mặt khoa học, các vật thể hoặc cơ thể có khối lượng tác động và phản ứng với sự hiện diện hay không của các lực tác động lên chúng.

10 ví dụ về luật quán tính

1- Chiếc xe đột ngột phanh gấp.

Ví dụ đồ họa và hàng ngày nhất giải thích luật này là chuyển động mà cơ thể chúng ta thực hiện khi chúng ta đi trong xe hơi với tốc độ không đổi và nó dừng đột ngột.

Ngay lập tức cơ thể có xu hướng đi theo hướng chiếc xe đang lái, vì vậy nó bị ném về phía trước. Chuyển động này sẽ trơn tru nếu xe dừng lại trơn tru, nhưng sẽ dữ dội hơn nhiều nếu phanh đột ngột.

Trong các trường hợp cực đoan như va chạm với xe hoặc vật thể khác, lực tác dụng lên vật (ô tô) sẽ lớn hơn và tác động sẽ mạnh hơn và nguy hiểm hơn nhiều. Đó là, cơ thể sẽ duy trì quán tính của chuyển động mà nó mang lại.

Điều tương tự xảy ra ngược lại. Khi xe dừng hẳn và người lái tăng tốc mạnh, cơ thể chúng ta sẽ có xu hướng giữ nguyên như cũ (tức là lúc nghỉ ngơi) và đó là lý do tại sao họ có xu hướng ngả người ra sau.

2- Di chuyển xe yên tĩnh.

Khi cố gắng đẩy xe, lúc đầu rất khó khăn, vì, do quán tính, xe có xu hướng đứng yên.

Nhưng một khi bạn khiến nó chuyển động, nỗ lực cần thực hiện sẽ nhỏ hơn rất nhiều, kể từ đó, quán tính giữ cho nó chuyển động.

3- Vận động viên không thể dừng lại

Khi một vận động viên cố gắng dừng sự nghiệp của mình, anh ta phải mất vài mét để dừng lại hoàn toàn, do quán tính được tạo ra.

Điều này được thấy rõ nhất trong các cuộc thi theo dõi, chẳng hạn như 100 mét. Các vận động viên tiếp tục tiến xa hơn mục tiêu.

4- Nhà hát Futbol … hoặc không

Trong một trận bóng đá, sân khấu rơi thường xảy ra giữa các cầu thủ của cả hai đội. Nhiều lần những cú ngã này có vẻ phóng đại, khi một trong những vận động viên thực hiện vài lượt trên bãi cỏ sau khi va chạm. Sự thật là không phải lúc nào cũng phải làm với lịch sử, nhưng với Luật quán tính.

Nếu một người chơi chạy ở tốc độ cao qua sân và bị ai đó từ đội đối phương chặn lại, anh ta thực sự đang làm gián đoạn chuyển động trực tràng mà anh ta đang mang, nhưng cơ thể anh ta sẽ có xu hướng tiếp tục theo hướng đó và với tốc độ đó. Đó là lý do tại sao mùa thu ngoạn mục.

5- Xe đạp tự hành

Bàn đạp của xe đạp cho phép nó tiếp tục tiến lên vài mét mà không cần phải đạp, nhờ vào quán tính được tạo ra bởi bàn đạp ban đầu.

6- Lên và xuống

Tàu lượn siêu tốc có thể leo dốc nhờ vào quán tính được tạo ra bởi dòng dõi trước đó, cho phép bạn tích lũy năng lượng tiềm năng để leo trở lại.

7- Lừa hoặc khoa học?

Nhiều thủ thuật có vẻ đáng ngạc nhiên, thực sự là những minh chứng đơn giản cho Định luật đầu tiên của Newton.

Đó là trường hợp, ví dụ, người phục vụ có thể kéo khăn trải bàn ra khỏi bàn mà không làm rơi đồ vật đặt trên đó.

Điều này là do tốc độ và lực áp dụng cho phong trào; các đối tượng đang nghỉ ngơi, có xu hướng ở lại như vậy.

8- Câu hỏi về kỹ thuật

Một bộ bài trên một ngón tay (hoặc trên một cái ly) và, trên bộ bài, một đồng xu. Thông qua một chuyển động nhanh và lực tác động lên boong, nó sẽ di chuyển, nhưng đồng xu sẽ vẫn còn trên ngón tay (hoặc rơi vào kính).

9- Trứng luộc vs trứng sống

Một thí nghiệm khác để kiểm tra Định luật quán tính có thể được thực hiện bằng cách lấy một quả trứng luộc và làm cho nó tự bật trên một mặt phẳng và sau đó dừng chuyển động bằng tay.

Trứng chín sẽ dừng ngay lập tức, nhưng nếu chúng ta thực hiện chính xác cùng một thí nghiệm trước đó với trứng sống, khi chúng ta cố gắng ngăn chặn chuyển động quay của trứng, chúng ta sẽ quan sát thấy nó tiếp tục quay.

Điều này được giải thích vì lòng trắng và lòng đỏ thô bị lỏng bên trong trứng và có xu hướng tiếp tục di chuyển một khi áp dụng lực để ngăn chặn nó.

10- Tháp khối

Nếu một tòa tháp được tạo ra với nhiều khối và khối thấp hơn bị đập mạnh bằng một cái vồ (khối hỗ trợ trọng lượng của các khối khác), có thể loại bỏ nó mà không bị rơi xuống, tận dụng quán tính. Các cơ thể vẫn còn, có xu hướng vẫn còn.

Định luật Newton

Thế giới hiện đại không thể được hình thành như vậy, nếu không phải vì những đóng góp rất quan trọng của người Anh này, được nhiều người coi là một trong những thiên tài khoa học quan trọng nhất mọi thời đại.

Có lẽ không nhận ra điều đó, nhiều hành vi chúng ta thực hiện trong cuộc sống hàng ngày liên tục giải thích và xác nhận lý thuyết của Newton.

Trên thực tế, nhiều “mánh khóe” thường làm kinh ngạc cả già lẫn trẻ tại các hội chợ hay chương trình truyền hình, không có gì ngoài sự xác minh và giải thích phi thường về các định luật động lực, đặc biệt là định luật đầu tiên của Newton hay Luật quán tính.

Đã hiểu rằng nếu một cơ thể không hành động khác, nó sẽ giữ yên lặng (tốc độ bằng không) hoặc di chuyển vô hạn theo một đường thẳng với tốc độ không đổi, cũng cần phải giải thích rằng tất cả các chuyển động đều tương đối, vì nó phụ thuộc vào đối tượng quan sát và mô tả chuyển động đó.

Chẳng hạn, nữ tiếp viên bước xuống lối đi của một chiếc máy bay đang bay đang giao cà phê cho hành khách, đi chậm chạp từ góc nhìn của hành khách đang chờ ở ghế của mình để uống cà phê; nhưng đối với một người từ mặt đất quan sát máy bay đang bay, nếu anh ta có thể nhìn thấy tiếp viên, anh ta sẽ nói rằng anh ta đang di chuyển với tốc độ rất lớn.

Do đó, sự chuyển động là tương đối và về cơ bản, phụ thuộc vào điểm hoặc hệ quy chiếu được thực hiện để mô tả nó.

Hệ quy chiếu quán tính là hệ thống được sử dụng để quan sát những cơ thể không có lực tác động và do đó vẫn đứng yên và nếu nó di chuyển, nó sẽ tiếp tục di chuyển với tốc độ không đổi.

Tài liệu tham khảo

  1. Định luật Newton. Phục hồi từ thales.cica.es.
  2. Tiểu sử của Isaac Newton. Phục hồi từ biografiasyvidas.com.

【#8】Ba Định Luật Niu Tơn

CHÀO CÁC EM

Chúc các em học tốt

SIR ISAAC NEWTON

.BA ĐỊNH LUẬT NIU – TƠN

.

.

TRƯỜNG THPT GIO LINH

TỔ VẬT LÝ

GV THỰC HIỆN : PHẠM CÔNG ĐỨC

Kiểm tra bài cũ.

Câu 1: Lực là gì? Tác dụng của lực? Nêu đặc điểm của lực? Điều kiện cân bằng của chất điểm.

Câu 2: Tổng hợp lực là gì ? Có 2 lực F1 và F2 tác dụng đồng thời vào một vật, dựng lực tổng hợp 2 lực đó. Viết công thức tính hợp lực đó.?

Để duy trì chuyển động của vật có nhất thiết phải tác dụng lực không ?

Tại sao khi ngừng tác dụng lực vật không chuyển động ?

Có phải vật đứng yên sẽ không có lực tác dụng ? !

Hãy quan sát

Vật đứng yên có chịu các lực tác dụng nhưng hợp lực của các lực này bằng không

1. Quan niệm của Arixtốt.

Muốn cho một vật duy trì được vận tốc không đổi thì phải tác dụng lực lên nó.

Bài 10: Ba định luật niu tơn

Cơ học cổ điển Quang học

Thiên văn học

Toỏn h?c

Nhà Vật lý người ANH

I-X?C NIU -TON (1642-1727)

I – Định lụât I Niu tơn:

1) Thí nghiệm lịch sử của Galilê:

O

O

O

2. Thí nghiệm lịch sử của Ga – li – lê

Kết luận: Loại được lực ma sát thì không cần đến lực để duy trì chuyển động.

Vật CĐ thẳng đều ..chịu các lực tác dụng

nhưng hợp lực của các lực này bằng …..

không

Hợp lực tác dụng vào vật chuyển động thẳng đều là bằng 0

2. Định luật I Niu – tơn

Định luật: Một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng 0 thì nó giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều (vận tốc không đổi hay gia tốc bằng 0)

Vật cô lập: Là vật không chịu tác dụng của một vật nào khác

Đệm không khí.

Vận tốc của vật được giữ nguyên

(đứng yên hoặc CĐ thẳng đều)

không cần phải có tác dụng của lực.

Cái gì đã giữ cho

vận tốc của vật không thay đổi

Lực không phải là nguyên nhân

duy trì chuyển động

Quan sát và giải thích hiện tượng sau:

Quan sát và giải thích hiện tượng sau:

3. ý nghĩa của định luật I Niu – tơn

Mọi vật đều có khả năng bảo toàn vận tốc gọi là quán tính, quán tính có 2 biểu hiện sau:

+ Xu hướng giữ nguyên trạng thái v = 0 “tính ì”

+ Xu hướng giữ nguyên trạng thái chuyển động thẳng đều “đà”

Đ ịnh luật I Niu tơn là định luật về tính bảo toàn vận tốc của vật nên còn được gọi là định luật quán tính.

Chuyển động của một vật không chịu tác dụng lực gọi là chuyển động theo quán tính

II. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN

 Quan sát

II. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN

 Quan sát

II. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN

 Quan sát

II. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN

 Quan sát

II. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN

 Quan sát

II. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN

 Quan sát

 Điểm đặt của lực :

 Điểm đặt của lực :

Là vị trí mà lực tác dụng lên vật.

 Phương và Chiều của lực :

 Phương và Chiều của lực :

 Phương và Chiều của lực :

Là phương và chiều của gia tốc mà lực gây ra cho vật.

Véctơ gia tốc của một vật luôn cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của vectơ gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của vectơ lực tác dụng lên vật và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

II. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN

1) Phát biểu:

2) Biểu thức

II. ĐỊNH LUẬT II NIUTƠN

 Độ lớn của lực :

Theo định luật II Newton :

Độ l ớn : F = m.a

3) CÁC YẾU TỐ CỦA VECTƠ LỰC

Lực tác dụng lên vật khối lượng m gây ra cho nó gia tốc a thì có độ lớn bằng tích m.a.

 Điểm đặt của lực :

Là vị trí mà lực tác dụng lên vật.

3) CÁC YẾU TỐ CỦA VECTƠ LỰC

 Phương và Chiều của lực :

Là phương và chiều của gia tốc mà lực gây ra cho vật.

 Độ lớn của lực : F = m.a

1N là lực truyền cho vật có khối lượng 1 kg một gia tốc 1m/s2.

Định nghĩa đơn vị của lực:

4) Khèi l­îng vµ møc qu¸n tÝnh:

a) ®Þnh nghÜa: Khối lượng của vật là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật .

b) TÝnh chÊt:

– Khèi l­îng lµ mét ®¹i l­îng v” h­íng, d­¬ng vµ kh”ng ®æi ®èi víi mçi vËt.

– Khèi l­îng cã tÝnh chÊt céng.

5. Träng lùc. Träng l­îng

Tại mỗi điểm trên mặt đất, trọng lượng (độ lớn của trọng lực) của vật tỉ lệ thuận với khối lượng của nó.

Độ lớn của trọng lực :

(trọng lượng)

 PhiÕu häc tËp

C©u 1: Chọn câu đúng :

A. Không có lực tác dụng thì vật không thể chuyển động được.

B. Một vật bất kỳ chịu tác dụng của một lực có độ lớn tăng dần thì chuyển động nhanh dần.

D. Không vật nào có thể chuyển động ngược chiều với lực tác dụng lên nó.

C. Một vật có thể chịu tác dụng đồng thời của nhiều lực mà vẫn chuyển động thẳng đều.

Câu 2.Câu nào sau đây là đúng?

Nếu không có lực tác dụng vào vật thì vật không thể chuyển động được.

Không cần lực tác dụng vào vật thì vật vẫn có thể chuyển động tròn đều được

Lực là nguyên nhân duy trì chuyển động của một vật.

Lực là nguyên nhân làm biến đổi chuyển động của vật.

Câu 3. Khi một xe buýt tăng tốc đột ngột thì các hành khách

Dừng lại ngay.

B. Chúi người về phía trước.

C. Ngả người về phía sau

D. Ngả người sang bên cạnh.

Câu 4. Ví dụ nào kể sau là biểu hiện của quán tính?

Rũ mạnh quần áo cho sạch bụi.

Khi đang chạy nếu bị vướng chân thì sẽ luôn ngã về phía trước.

Vận động viên nhảy xa phải chạy lấy đà.

D. Cả 3 ví dụ trên.

Câu 5.Một người kéo một thùng gỗ theo phương nằm ngang chuyển động thẳng đều trên mặt đường với một lực Fk = 200 N. Hãy cho biết phương, chiều, độ lớn của lực ma sát tác dụng vào thùng gỗ.

Theo phương ngang, chỉ có 2 lực là lực ma sát và lực kéo tác dung lên vật. Vật chuyển động thẳng đều nên:

cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn với

Fms = Fk = 200N

Chúc các em học tốt

TRU?NG PTTH GIO LINH

【#9】Giáo Án Vật Lý 10 Bài 39: Bài Tập Về Các Định Luật Bảo Toàn

– Nắm vững các định luật bảo toàn và điều kiện vận dụng các định luật bảo toàn.

– Biết vận dụng các định luật để giải một số bài toán.

II – Chuẩn bị

.- Một số bài toán vận dụng các định luật bảo tòan.

– Phương pháp giải bài tập các định luật bảo toàn.

– Các định luật bảo tòan, va chạm giữa các vật.

BÀI 39. BÀI TẬP VỀ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN I - Mục tiêu 1. Kiến thức - Nắm vững các định luật bảo toàn và điều kiện vận dụng các định luật bảo toàn. - Biết vận dụng các định luật để giải một số bài toán. 2. Kỹ năng II - Chuẩn bị 1.Giáo viên .- Một số bài toán vận dụng các định luật bảo tòan. - Phương pháp giải bài tập các định luật bảo toàn. 2.Học sinh - Các định luật bảo tòan, va chạm giữa các vật. III- Tiến trình dạy học 1. Ổn định lớp (1') 2. Bài mới: Nội dung ghi bảng Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Hoạt động 1: Nhắc lại các định luật bảo toàn. I - Tóm tắt lý thuyết 1. Định luật bảo toàn động lượng - Điều kiện áp dụng: cho hệ kín. - Biểu thức: 2. Định lí động năng - Điều kiện áp dụng: cho mọi trường hợp. - Biểu thức: hay 3. Độ giảm thế năng - Điều kiện áp dụng: cho lực thế (trọng lực, lực đàn hồi) - Chọn gốc thế năng. - Biểu thức: — — 4. Định luật bảo toàn cơ năng - Điều kiện áp dụng: cho vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của lực thế. - Chọn mốc thế năng. - Biểu thức: 5. Biến thiên cơ năng - Điều kiện áp dụng: vật chuyển động còn chịu tác dụng của lực không thế () - Biểu thức: - GV: Nhắc lại các định lí, định luật về bảo toàn đã học? + Điều kiện áp dụng. + Biểu thức. - HS trả lời. Hoạt động 2: Vận dụng giải bài tập. II. Bài tập Một vật có khối lượng m1 trượt không vận tốc đầu từ đỉnh 1 mp nghiêng dài 8m hợp với phương ngang 1 góc . Bỏ qua mọi ma sát. Lấy g = 10 m/s2. a) Xác định vị trí của vật (cách đỉnh dốc bao nhiêu) tại đó động năng bằng thế năng? b) Xác định vận tốc của vật tại chân dốc? α A B O Giải: Chọn mốc thế năng tại chân dốc B a) Tính AC: Gọi C là vị trí vật có Wđ = Wt. + Trong : + Cơ năng của vật tại A: (vì vA = 0) + Cơ năng của vật tại C: + Theo ĐLBTCN: Ta có: Vậy, AC = AB - BC = 8 - 4 = 4m. b) Tính vB: + Cơ năng của vật tại B: + Theo ĐLBTCN: c) Sau khi đến chân dốc, vật tiếp tục lăn trên mp nằm ngang với cùng vận tốc tại chân dốc và đến va chạm đàn hồi xuyên tâm với m2 = 2m1 đang đứng yên. Tính vận tốc của mỗi vật sau va chạm? Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật 1. m/s m/s Vậy, vật 1 bật ngược trở lại với vận tốc 2,98m/s. vật 2 chuyển động về phía trước theo hướng của với vận tốc 5,96m/s. d) Sau khi va chạm, vật m1 bật ngược trở lại và lăn lên dốc. Xác định quãng đường vật đi được trên dốc? Gọi D là vị trí vật dừng lại khi lên dốc . + Cơ năng của vật tại B sau khi va chạm: + Cơ năng của vật tại D: WD = mgzD + Theo ĐLBTCN: Ta có: y α A B O e) Làm lại câu b, nếu hệ số ma sát giữa vật và mặt dốc là 0,1. Chọn chiều dương như hình vẽ. Theo định luật II Newton: (1) Chiếu (1) lên trục Oy: N - P1 = 0 Theo định lí biến thiên cơ năng: - GV: cho HS đọc đề bài. - GV: vẽ hình và cho HS xác định các dữ kiện của bài toán. — Để giải câu a, ta sử dụng kiến thức nào? — Điều kiện bài toán có thỏa mãn điều kiện sử dụng ĐLBTCN không? Gợi ý: — Trong quá trình chuyển động của vật, vật chịu tác dụng của lực nào? — Vai trò của các lực này đối với vật như thế nào? - GV: Như vậy, vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực (lực thế) nên ta có thể áp dụng ĐLBTCN. — Khi tính cơ năng thì làm bước gì trước? - GV cho HS nêu hướng làm câu a. — Để giải câu b ta làm như thế nào? - GV cho 2 HS lên bảng giải chi tiết. — Ngoài áp dụng ĐLBTCN, ta còn cách nào khác để tìm vB? - GV đặt vấn đề và đưa ra câu c. — Đối với bài toán va chạm đàn hồi xuyên tâm ta có dữ kiện gì? Sử dụng những kiến thức nào để giải? - GV: Ở bài trước, chúng ta đã xác định được v'1 và v2' . Một em lên bảng áp dụng công thức đã tìm được xác định v'1 và v2' . Từ đó cho biết chiều chuyển động của mỗi vật? - GV đặt vấn đề và nêu câu d. — Khi vật lên dốc và khi vật xuống dốc thì vai trò của các lực có gì khác nhau? — Ở đây, chúng ta đã bỏ qua mọi ma sát. Vậy lức này vật có lên đến đỉnh dốc không? - GV khẳng định lại: Sau va chạm thì cơ năng của vật tại B giảm nên sau khi đi được quãng đường s < l thì vật dừng lại (vD = 0) rồi lăn trở xuống. — Lúc này ta tìm quãng đường như thê nào? - GV cho 1 HS lên bảng trình bày chi tiết. - GV đặt vấn đề và đưa ra câu e. — Nêu hướng giải câu e? - HS tìm hiểu bài tập. ¡ Định luật BTCN. ¡ Trọng lực , phản lực giữa mặt dốc và vật. ¡ Chỉ có thành phần của thực hiện công. ¡ Chọn mốc thế năng tại chân dốc B. ¡ + Dùng hệ thức lượng giác trong tam giác vuông tính zA. + Tính cơ năng của vật tại A, tại C. + Áp dụng định luật BTCN zc. + Dùng hệ thức lượng giác trong tam giác vuông BC. + AC = AB - BC ¡ + Tính cơ năng của vật tại A, tại B. + Áp dụng định luật BTCN vB. ¡ + Sử dụng phương pháp động lực học. + Định lí động năng: ¡ Hệ va chạm có thể xem là hệ kín và động năng của hệ được bảo toàn. + Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: + Động năng được bảo toàn: - HS lên bảng trình bày. ¡ Khi xuống dốc, đóng vai trò là công phát động. Khi lên dốc, đóng vai trò là công cản. ¡ Không, vì sau va chạm vận tốc của vật giảm Wđ WB giảm nên vật sẽ lên đến 1 điểm nào đó giữa lưng chừng dốc thì sẽ dừng lại và lăn xuống lại. ¡ + Tính cơ năng của vật tại B, tại D. + Áp dụng định luật BTCN zD. + Dùng hệ thức lượng giác trong tam giác vuông BD. ¡ + Áp dụng định luật II Newton . + Tính lực ma sát: Fms = + Áp dụng định lí biến thiên cơ năng Hoạt động 3: Củng cố. - GV củng cố và nêu những điểm cần lưu ý khi làm bài toán về các BLBT. IV - Rút kinh nghiệm

Tài liệu đính kèm:

    giao an BTve cac chúng tôi

【#10】Phát Hiện Bất Ngờ Về Định Luật Betz

CÔNG THỨC TÍNH CÔNG SUẤT CHO TUABIN GIÓ HIỆN NAY LÀ SAI Tác giả: Lại Bá Ất

Số 32/24 Phan Văn Trường, Q. Cầu Giấy, TP. Hà Nội, Việt Nam

ĐT: +84 4 983796708; Fax:+84 4 3756 7532; Email: [email protected]

Hà nội ngày 09/05/2014 Bổ xung ngày 18/07/2016 Bổ xung ngày 31/01/2017

Hệ số Betz và công thức tính công suất cho tuabin gió của định luật Betz là kết quả của việc Ngài Albert Betz phạm phải sai lầm khi coi dòng gió như một chất điểm để vận dụng các định luật của động lực học chất điểm vào các phép tính. Vận tốc gió tại roto và sau roto Ngài Albert Betz cho rằng cùng phương với v1 và có giá trị cụ thể v, v2 là sai. Gió tại roto và sau roto trong thực tế quan sát một mô hình cụ thể ta sẽ thấy chúng chuyển động hỗn loạn. Ngài Albert Betz đã phạm phải một sai lầm nghiêm trọng khi vận dụng định luật II Newton để tính lực F của cánh tuabin tác động lên gió và coi lực này bằng lực của gió. Một khối không khí không thể được coi là một chất điểm để tác dụng của cánh quạt tuabin vào nó tuân theo định luật 2 Newton. Việc chỉ ra sai lầm của định luật Betz để không sử dụng công thức tính công suất cho tuabin gió của định luật Betz trong chế tạo; đầu tư tuabin gió và hoạch định các chính sách về năng lượng gió là rất cần thiết.

ĐỊNH LUẬT BETZ TẠI SAO SAI

Xét công thức tính công suất cho tuabin gió của định luật Betz:

Trong đó: là tỷ trọng không khí ; S là diện tích quét của cánh tuabin; v1 là vận tốc trường gió; Cp là hệ số công suất.

* Ta thấy công thức này là sai vì thiếu nhiều yếu tố vật lý rất quan trọng của cánh tuabin gió như:

– Diện tích của cánh tuabin.

– Góc nghiêng của cánh tuabin với hướng gió.

– Tốc độ quay của trục tuabin.

Việc thiếu các yếu tố vật lý như trên là rất vô lý.

** Ta thấy yếu tố diện tích quét của cánh tuabin S có các vấn đề sau:

– Nếu ta giảm chiều rộng cánh mà công suất cũng vẫn không thay đổi theo như công thức trên là rất vô lý.

– Nếu ta thay đổi góc nghiêng của cánh thì công suất cũng không hề thay đổi theo như công thức trên vì góc nghiêng không có trong công thức tính công suất trên, điều này là rất vô lý.

Các điều vô lý này dễ dàng làm thí nghiệm để chứng minh. Như vậy thông số diện tích quét S của cánh tuabin không thể có trong công thức tính công suất cho tuabin gió một cách trực tiếp như vậy được.

*** TẠI SAO LẠI CÓ SỰ VÔ LÝ NHƯ VẬY ?

ĐI TÌM SỰ VÔ LÝ CỦA QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG ĐỊNH LUẬT BETZ.

  1. Định luật Betz sai ngay từ giả thuyết khi yêu cầu roto (cánh quạt tuabin) không sinh ra lực cản, điều này đồng nghĩa với việc không có cánh tuabin. Tuabin gió là công cụ thu năng lượng từ gió, nó sự cản trở chuyển động của dòng khí để thu năng lượng.
  2. Định luật Betz sai khi áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

trong đó v1 là vận tốc lưu chất trước rôto và v2 là vận tốc lưu chất phía sau rôto, và v là vận tốc tại thiết bị khai thác năng lượng của lưu chất. ρ là tỉ trọng của lưu chất và diện tích của tuabin là S còn A 1 và A 2 là diện tích của lưu chất trước và sau khi tiếp cận với tuabin.

Định luật này chỉ đúng cho dòng chất lưu chuyển động trong một ống, trong ống không có thiết bị thu năng lượng, với giả thuyết không có ma sát thành ống, nếu có thiết bị thu năng lượng nó sẽ gây ra sự chênh lệch áp suất giữa vùng trước và sau thiết bị, gây ra sự thay đổi véc tơ vận tốc của các phần tử chất lưu, trong định luật này véc tơ vận tốc của lưu chất không bị biến đổi phương chiều và đồng nhất tại một mặt thiết diện ống. Không thể áp dụng định luật này cho một ống gió tưởng tượng như hình vẽ trong (Giản đồ dòng chất lưu di chuyển qua bộ dẫn động – với lưu chất có tỷ trọng không đổi thì tiết diện ngang thay đổi tỷ lệ nghịch với vận tốc) của định luật Betz bởi vì: Vận tốc trường gió v1 là xác định được và có thể coi là đồng nhất tại thiết diện A 1, các phần tử gió chuyển động cùng phương cùng tốc độ. Nhưng vận tốc gió tại thiết bị thu năng lượng gió và sau thiết bị nếu ta gán cho nó các giá trị vv2 là không thể được, các vận tốc gió vv2 là không thể xác định và nó không đồng nhất tại một mặt thiết diện nào đó của phần ống gió tưởng tượng có roto và sau roto. Vận tốc gió tại roto (cánh tuabin) là không đồng đều, thực tế ta thấy khi các phần tử gió bắt đầu va chạm vào mặt trước của cánh tuabin thì hướng chuyển động của các phần tử gió biến đổi rất nhiều, ở khoảng không giữa các cánh các phần tử gió tại sát mép cánh có vận tốc cao hơn do lực hút của sự giàm áp phía sau cánh, các hiện tượng này ta dễ dàng nhận thấy khi quan sát một luồng gió là khói bay qua một cái chong chóng ta sẽ thấy các phần tử gió hỗn loạn khi va chạm vào các cánh quạt. Gió phía sau mặt cánh cánh tuabin có sự chuyển động xoáy cuộn, hiện tượng này cũng dễ dàng nhận thấy khi làm thí nghiệm bằng cách cho một chiếc chong chóng vào một dòng gió là khói sẽ thấy các phần tử gió có sự chuyển động xoáy cuộn phía sau chong chóng.

Nếu coi tác dụng lực của cánh tuabin lên gió để gió có vận tốc v1 thành gió có các loại vận tốc v, v2 cùng phương với v1 là coi sự tác dụng này có tính chất như của các tác dụng lực trong động lực học chất điểm – Điều này là phi lý – Gió là chất lưu, mỗi phần tử gió là một chất điểm, nếu v, v1, v2 là cùng phương có nghĩa là mỗi phần tử gió phải chịu một lực tương đồng từ cánh tuabin cùng phương với vận tốc gió, điều này là không thể thực hiện được vì cánh tuabin chuyển động quay và có mặt phẳng quay vuông góc với hướng vận tốc gió v1 .

Như vậy trong tự nhiên không tồn tại các đại lượng vật lý: vận tốc gió v tại thiết bị thu năng lượng gió và vận tốc gió v2 tại phía sau thiết bị thu năng lượng gió, các thông số này là không thể xác định và cũng không được phép gán cho nó một giá trị trung bình để rồi sử dụng nó vào một phương trình vật lý nào đó nhằm tính toán một thông số vật lý khác.

    Đỉnh điểm của sự sai lầm tạo nên hệ số Betz :

Ngài Albert Betz cho rằng:

Lực do rôto tác động lên gió có thể được tính như sau:

Roto (cánh tuabin) tác động một lực F lên gió để gió khối lượng m có gia tốc a. Điều này là cực kỳ phi lý, không thể tính như vậy – nếu điều này đúng thì mọi vật sẽ vỡ vụn trên bề mặt trái đất vì các vật thể chyển động sẽ tác dụng một lực vào không khí và không khí lại tác dụng một lực vào vật nào đó trên đường đi của nó, cứ như thế tác động dây chuyền mà làm cho mọi vật đều vỡ vụn cho đến khi hoà trộn tất cả vào nhau. Ta thử tác dụng một lực bằng cách đấm vào không khí để thấy tác dụng của quả đấm vào không khí ?. Đó là còn chưa tính tới phương chiều của lực F có cùng phương chiều của gia tốc của gió không để áp dụng phương trình vô hướng này. Chuyển động của cánh tuabin là chuyển động quay, mặt phẳng quỹ đạo quay của cánh tuabin vuông góc với phương chiều của dòng khí. Không khí là chất lưu, mỗi phần tử chất khí là một chất điểm. Như phân tích ở trên v2 là không xác định để có được

Phương trình = m của định luật 2 Newton là của động lực học chất điểm. Một khối không khí không thể coi là một chất điểm.

Công suất của dòng gió là:

Nhưng không thể đem thay lực F đã tính một cách phi lý ở bên trên vào phương trình công suất của dòng gió để cho ra công suất khai thác được từ gió.

Không thể áp dụng phương trình bảo toàn năng lượng vì gió là chất lưu, không phải là chất điểm để có v2 như phân tích ở trên.

Từ sai lầm của việc tính lực do roto tác động lên gió như trên và lập luận sai về các vận tốc gió vv2 dẫn đến một biểu thức vô lý:

(Đây được cho là bước khác thường nhất trong quá trình xây dựng định luật Betz.).

Sự khác thường này là hệ quả của các sự vô lý nêu trên, nó dẫn đến việc hình thành hệ số Betz là:

được sử dụng để xây dựng công thức tính công suất cho tuabin gió và khi v2 = 1/3 v1 có dạng là:

hay

Công thức này hoàn toàn sai, ta thấy nó thiếu nhiều đại lượng vật lý rất quan trọng của cánh tuabin gió như: Diện tích của cánh tuabin; Góc nghiêng của cánh tuabin với hướng gió; Tốc độ quay của cánh tuabin. Thông số diện tích quét S của cánh tuabin trong công thức không phải là một đại lượng vật lý của cánh tuabin để đưa vào công thức. Quá trình xây dựng công thức không thể hiện tính chất chuyển động quay của tuabin gió. Không thể hiện được phương chiều của thành phần lực tạo ra mô men làm tuabin quay – Một tính chất cơ bản của chuyển động quay.

Công thức không chỉ ra cách chọn C p . Do đó các nhà sáng chế và sản xuất tuabin gió thường tự gán hệ số công suất cho thiết bị miễn sao lấy hệ số C p nhỏ hơn hệ số Betz.

Quá trình xây dựng Hệ số Betz và định luật Betz không có thí nghiệm chứng minh, các nhà khoa học chứng minh định luật Betz đúng cũng không thí nghiệm cụ thể để có thể kiểm chứng.

Công thức trên hoàn toàn sai. Xét công thức tính công suất cho tuabin gió của định luật Betz ta thấy có 4 điều vô lý nổi bật rất dễ nhận thấy là:

1: Diện tích quét của cánh tuabin gió S tăng khi chiều dài cánh tăng và công suất của tuabin gió tăng mà không cần tính tới chiều rộng của cánh là không thực tế ? 2 : Cánh tuabin gió cần phải nghiêng bao nhiêu độ so với hướng gió để cho công suất tối ưu ? 3 : Vận tốc quay của tuabin gió là bao nhiêu vòng phút để cho công suất tối ưu ? 4 : Hình dạng cánh như thế nào để cho công suất tối ưu ?

Những nghi vấn trên chắc chắn phải có nhiều nhà khoa học tính tới nhưng không thể tìm ra vì sao có sự vô lý như vậy ? Xét toàn bộ quá trình xây dựng hệ số Betz và định luật Betz không nhà khoa học nào nhận ra sự vận dụng một cách vô lý định luật 2 của Newton vào việc tính lực của cánh tuabin tác dụng vào gió. Một sự vận dụng mà ta cảm thấy rất đơn giản bởi nói đến định luật 2 Newton thì thấy quá quen thuộc và chuẩn mực, gần như nói đến định luật 2 Newton là mọi người có ngay công thức: F = ma một cách đương nhiên, ít khi chú ý tới phương, chiều của lực tác dụng và gia tốc, ít khi chú ý tới điều kiện cần và đủ để được phép áp dụng định luật 2 Newton. Sự đơn giản dễ sinh ra sự nhầm lẫn, chủ quan, không soi xét kỹ dẫn tới không tìm ra chỗ bắt đầu sai của quá trình xây dựng định luật Betz.

    Tại sao các nghiên cứu khác về công suất của tuabin gió cho kết quả như của Ngài Albert Betz

Trên thế giới có rất nhiều bài nghiên cứu xây dựng công thức tính công suất cho tuabin gió cũng cho kết quả giống như công thức của định luật Betz và chứng minh hệ số công suất của tuabin gió cho giá trị xấp xỉ hệ số Betz. Khi tìm hiểu các bài nghiên cứu này ta sẽ thấy các nhà khoa học phạm sẽ phải những sai lầm giống như Ngài Albert betz như:

– Có cùng chung việc khởi đầu từ lập luận rằng vận tốc gió tại tuabin gió là v, vận tốc gió phía sau cánh tuabin gió có giá trị v2 và sử dụng các đại lượng vật lý này trong tính toán. Mà như trên ta đã chứng minh được là trong tự nhiên không tồn tại các đại lượng vật lý: vận tốc gió v tại thiết bị thu năng lượng gió và vận tốc gió v2 tại phía sau thiết bị thu năng lượng gió, các thông số này là không thể xác định và cũng không thể gán cho nó một giá trị trung bình để rồi sử dụng nó vào một phương trình vật lý nào đó nhằm tính toán một thông số vật lý khác.

– Cùng sử dụng phương trình liên tục trong tính toán mà như ta đã biết nó là phương trình của một dòng chất lưu chảy trong một ống, như đã phân tích ở trên dòng gió đi qua tuabin gió không giống như dòng chất lưu chảy trong một ống.

– Cùng chung cách tính lực của cánh quạt tác dụng lên gió mà không xét tới phương chiều của nó, mặc nhiên cho rằng phương của lực này trùng với phương của vận tốc v1, rồi suy ra lực này bằng lực của gió tác dụng lên cánh quạt. Nhưng các lực này ta thấy ngay là không thể tạo ra mô men lực làm quay cánh quạt vì nó vuông góc với mặt phẳng quay của cánh quạt.

– Cùng sai hoàn toàn khi cho rằng tuabin gió đạt công suất cao nhất khi v2=1/3 v1, vì thực tế dòng gió phía sau tuabin không thể mở rộng thiết diện lên gấp 1,5 lần diện tích quét của cánh tuabin.

Cội nguồn của mọi sự sai lầm của các nghiên cứu về công suất cho tuabin gió cánh quạt là nhận định sai về sự thay đổi của tốc độ gió khi gió đi vào và đi ra khỏi tuabin gió. Khi đã cùng khởi đầu từ lập luận sai về các đại lượng vật lý: vận tốc gió v tại thiết bị thu năng lượng gió và vận tốc gió v2 tại phía sau thiết bị thu năng lượng gió nên dẫn tới kết quả sai giống nhau dù sau đó các nghiên cứu có thể có việc sử dụng các phương trình vật lý khác nhau. Ta thấy toàn bộ các nghiên cứu về công thức tính công suất cho tuabin gió cùng thiếu nhiều yếu tố vật lý rất quan trọng của cánh tuabin gió như: Diện tích của cánh tuabin; góc nghiêng của cánh tuabin với hướng gió; tốc độ quay của trục tuabin.

Trong các nghiên cứu về công suất của tuabin gió việc coi tác dụng lực của cánh tuabin lên gió để gió có các loại vận tốc v, v2 là cùng phương với v1 là coi tác dụng này có tính chất như các tác dụng lực trong động lực học chất điểm, điều này là vi phạm nghiêm trọng các nguyên tắc vật lý.

Định luật Betz và hệ số Betz tồn tại được đến ngày nay một phần quan trọng là do các nghiên cứu về công suất tuabin gió cho kết quả sai như của ngài Albert Betz.

Một nghiên cứu khi khởi đầu từ các lập luận sai thì không bao giờ cho kết quả đúng.

5 – Thay cho lời kết:

Phát minh khoa học thường là có tác dụng dẫn đường cho công nghệ phát triển tạo ra sản phẩm tốt nhất phục vụ cuộc sống của con người. Khi một phát minh khoa học sai công nghệ sẽ không đi đúng hướng làm tiêu tốn nhiều tài lực của xã hội.

Phát minh công thức tính công suất cho tuabin gió sai làm cho các công nghệ chế tạo tuabin gió mà cụ thể là cánh tuabin gió hiện nay không phù hợp với nguyên lý thu năng lượng gió dẫn tới giá tuabin gió cao và điện sản xuất ra có giá thành cao.

Công suất của tuabin gió hiện nay được tính toán theo công thức tính công suất của định luật BETZ cho giá trị rất cao nhưng thực tế rất thấp, công suất cao nhất mà tuabin gió hiện nay đạt được chỉ khoảng 22% công suất thiết kế (thế giới đã tổng kết) trong điều kiện gió có tốc độ cao. Một tuabin gió cánh quạt hiện nay có công suất chế tạo là 1500 KW ở vận tốc gió định mức là 12 m/s, thực tế tuabin gió này chỉ đạt công suất khoảng 330 KW khi gió có tốc độ rất cao. Công suất của tuabin tại các loại tốc độ gió chưa được kiểm nghiệm bằng cách đo thực tế tại trang trại gió có cột đo tốc độ gió riêng biệt. Hiện nay việc lấy số liệu tốc độ của gió căn cứ vào máy đo gió của tuabin nên không thể hiện đúng vận tốc của trường gió vì máy đo tốc độ gió đặt sau cánh quạt và luồng gió đi qua máy đo còn bị phân tán bởi roto đầu trục tuabin. Hiệu quả kinh tế mà tuabin gió hiện nay mang lại là rất thấp và là gánh nặng cho mọi nền kinh tế. Tất cả các trang trại gió trên thế giới đều cần trợ giúp của chính phủ. Một công thức sai không bao giờ cho kết quả đúng.

Đã 95 năm trôi qua thế giới không tìm ra sự sai sót này làm cho nghành công nghiệp điện gió phải chịu những thiệt hại không nhỏ.

Như vậy chúng ta phải chấp nhận một sự thật là: không thể có hệ số Betz và công thức tính công suất cho tuabin gió hiện nay là sai.

Phát hiện ra sai lầm của việc xây dựng định luật BETZ là một sự đóng góp cho sự phát triển khoa học của nhân loại. Nó cho thấy cần phải nhanh chóng xây dựng cách tính công suất cho tuabin gió để tạo hướng đi cho nghành sản xuất điện gió phát triển, nhằm cùng đạt được hai mục tiêu: phát triển kinh tế và chống biến đổi khí hậu toàn cầu.

Lời cảm ơn.

Tác giả xin trân trọng cảm ơn quý vị đã đọc bài viết và đóng góp ý kiến cho bài viết được hoàn hảo hơn làm cho việc tiếp thu của người đọc được dễ dàng hơn để toàn thế giới hiểu và sửa chữa lại những sai lầm đã mắc phải. Tài liệu tham khảo

    Định luật Betz .( Wikipedia)

2.Các nghiên cứu về công suất cho tuabin gió.( Wikipedia)

3.Định luật 2 Newton-Động lực học chất điểm(Wikipedia) (Hoặc sách giáo khoa lớp 10)

4 Cơ chất lỏng: Trần Văn Cúc H. Đại học quốc gia Hà nội – 2003.

ĐỊNH LUẬT BETZ (dịch từ WIKIPEDIA)

Định luật Betz’s chỉ ra công suất cực đại có thể thu được từ gió, không phụ thuộc vào thiết kế của tuabin gió trong điều kiện gió thổi tự do. Định luật được công bố năm 1919 bởi nhà vật lý người Đức là Albert Betz. Định luật được xây dựng dựa trên các nguyên lý bảo toàn khối lượng và động lượng của dòng không khí chảy qua một “đĩa dẫn động” lý tưởng hoá, có khả năng thu được năng lượng từ dòng gió. Theo định luật Betz, không có tuabin gió nào có thể thu được trên 16/27 (59.3%) động năng của gió. Hệ số 16/27 (0.593) còn được gọi là hệ số Betz. Các tuabin gió với quy mô sử dụng thực tế đạt công suất đỉnh ở mức 75% đến 80% giới hạn Betz.

Giới hạn Betz được xác định dựa vào một đĩa dẫn động dạng hở. Nếu sử dụng một cánh quạt để thu thêm dòng gió và hướng nó tới tuabin thì có thể khai thác thêm nhiều năng lượng hơn. Tuy nhiên, giới hạn này vẫn tồn tại trên tiết diện ngang của toàn bộ cấu trúc.

Khái niệm

Định luật Betz có thể áp dụng với mọi chất lưu Newton, tuy nhiên bài viết này sẽ sử dụng gió làm ví dụ minh hoạ. Giả sử nếu tất cả năng lượng từ chuyển động của gió qua tuabin được thu lại hết dưới dạng năng lượng có ích thì tốc độ gió sau khi qua tuabin sẽ trở về mức 0. Nếu gió ngừng chuyển động sau khi qua tuabin thì sẽ không có gió mới thổi tới. Để gió tiếp tục chuyển động qua tuabin thì bắt buộc phải có chuyển động của gió, dù là rất nhỏ, ở đầu bên kia của tuabin với vận tốc lớn hơn 0. Định luật Betz cho thấy khi không khí di chuyển qua một khu vực nhất định và khi gió giảm tốc độ do bị tuabin thu bớt năng lượng thì nó phải lan ra một khu vực lớn hơn. Kết quả là đặc điểm hình học đã giới hạn hiệu suất tuabin ở mức 59.3%.

Ba khám phá độc lập về giới hạ hiệu suất tuabin

Nhà khoa học người Anh Frederick W. Lanchester cũng đi tới kết luận tương tự về hiệu suất tối đa của tuabin vào năm 1915. Lãnh đạo một trường về khí động lực học của Nga, ông Nikolay Zhukowsky, cũng công bố kết quả tương tự đối với một tuabin gió lý tưởng vào năm 1920, cùng năm với Betz. Đây chỉ là một ví dụ minh hoạ cho định luật Stigler trong đó phát biểu rằng về mặt thống kê, không có một khám phá khoa học nào được đặt tên theo người thực sự tìm ra nó.

Tính phù hợp về mặt kinh tế

Giới hạn Betz đặt ra giới hạn năng lượng tối đa hàng năm có thể khai thác được tại một địa điểm bất kỳ. Ngay cả khi giả sử có gió thổi liên tục trong một năm thì năng lượng gió khai thác được trong cả năm đó cũng không thể vượt quá giới hạn Betz. Trong thực tế, hệ số công suất hàng năm của một địa điểm có gió dao động trong khoảng từ 25% đến 60% tổng lượng năng lượng có thể khai thác được từ gió thổi liên tục, và do đó giới hạn mức năng lượng có thể khai thác được ở mức thấp hơn nữa, tức là chỉ còn khoảng 14.8% đến 35%.

Về cơ bản, việc gia tăng hiệu quả kinh tế của hệ thống xuất phát từ việc tăng sản lượng trên một đơn vị, tính theo mỗi mét vuông tiếp xúc cánh. Sự gia tăng hiệu quả của hệ thống là cần thiết để làm giảm chi phí sản xuất năng lượng điện trên đơn vị kWh. Hiệu quả tăng lên có thể là kết quả của kỹ thuật sản xuất các thiết bị khai thác năng lượng gió, chẳng hạn như cấu hình và động lực học của các tua bin gió, mà nhờ đó có thể đưa công suất của các hệ thống tới các mức cao hơn của giới hạn Betz. Nâng cao hiệu suất của hệ thống trong ứng dụng công suất, truyền tải hoặc lưu trữ cũng có thể góp phần giảm chi phí điện trên mỗi đơn vị.

Trong thực tế, hầu hết các hệ thống thậm chí không đạt tới tỉ lệ công suất là 50% của giới hạn Betz, ngay cả khi chưa xem xét tới các giới hạn khác của dòng khí, và do đó khiến tỉ lệ điển hình chỉ vào khoảng 7% đến 17%. Một số người tuyên bố đã tới gần và thậm chí đã vượt qua cả hằng số Betz, tuy nhiên chưa có bằng chứng nào chứng minh điều đó.

Bằng chứng

Giới hạn Betz cho thấy mức năng lượng tối đa có thể khai thác được nhờ một rôto vô cùng mỏng đặt trong lưu chất chuyển động với một tốc độ nhất định.

Để tính toán được hiệu suất tối đa trên lý thuyết của một rôto mỏng (ví dụ của một cối xay gió), ta hình dung nó phải được thay thế bằng một cái đĩa có thể thu năng lượng của lưu chất đi qua nó. Tại một khoảng cách nhất định phía sau cái đĩa này thì lưu chất đã đi qua cái đĩa sẽ chuyển động với một vận tốc nhỏ hơn.

Giả thuyết

  1. Rôto không có trục và lý tưởng, với số cánh xác định và không sinh ra lực cản. Bất cứ lực cản nào sinh ra cũng chỉ làm giảm giá trị lý tưởng này mà thôi.
  2. Dòng lưu chất đi vào và đi ra khỏi rôto là đồng trục. Đây là phép phân tích thể tích kiểm soát, và để đưa ra được giải pháp thì thể tích kiểm soát phải bao hàm tất cả dòng đi vào và đi ra, nếu không sẽ vi phạm các phương trình về bảo toàn.
  3. Dòng lưu chất không thể nén được. Tỉ trọng là không thay đổi và không có sự truyền nhiệt.
    Phản lực đồng nhất trên toàn bộ diện tích của đĩa hoặc rôto.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng (phương trình liên tục)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng đối với thể tích kiểm soát này, lưu lượng chất (khối lượng lưu chất tính trên một đơn vị thời gian) được cho bởi công thức sau:

trong đó v1 là vận tốc lưu chất trước rôto và v2 là vận tốc lưu chất phía sau rôto, và v là vận tốc tại thiết bị khai thác năng lượng của lưu chất. ρ là tỉ trọng của lưu chất và diện tích của tuabin là S còn A 1 và A 2 là diện tích của lưu chất trước và sau khi tiếp cận với tuabin.

Do đó tỉ trọng nhân với diện tích và vận tốc sẽ phải bằng nhau trong cả ba khu vực, trước, trong và sau khi đi qua tuabin.

Lực do rôto tác động lên gió có thể được tính như sau:

hay diễn giải bằng lời là vì sẽ phải đem khối lượng nhân với gia tốc, nên trước hết ta nhân tỉ trọng không khí với diện tích và vận tốc để ra khối lượng, rồi lấy kết quả đó nhân với hiệu số của vận tốc gió trước và sau khi tiếp xúc với tuabin để tính được gia tốc.

Công suất và công

Công sinh ra do lực có thể được tính như sau:

và công suất (tỉ lệ công sinh ra) của gió là:

Giờ đem thay lực F đã tính ở bên trên vào phương trình công suất sẽ cho ra công suất khai thác được từ gió:

Tuy nhiên, có thể tính công suất bằng cách khác đó là sử dụng động năng. Áp dụng phương trình bảo toàn năng lượng vào thể tích kiểm soát ta có:

Nếu thay lưu lượng chất bằng giá trị trong phương trình liên tục, ta có:

Cả hai biểu thức tính công suất này hoàn toàn đúng, một được tính bởi công gia tăng và một được tính theo định luật bảo toàn năng lượng. Cân bằng hai biểu thức này ta có:

Xem xét hai vế của biểu thức đã cân bằng ta có một kết quả thú vị như sau:

hay

Do đó, vận tốc gió tại rôto có thể được tính bằng trung bình vận tốc gió trước và sau khi tiếp xúc với rôto. (Đây được cho là bước khác thường nhất trong quá trình xây dựng định luật Betz.)

Trở lại với biểu thức tính công suất dựa trên động năng:

Bằng phân biệt theo với mỗi vận tốc v 1 và diện tích S cho trước, ta sẽ tìm ra được giá trị lớn nhấtnhỏ nhất của . Kết quả là sẽ đạt giá trị cực đại khi

Thay giá trị này vào ta có:

Công suất thu được từ một ống trụ chứa lưu chất với tiết diện ngang S và vận tốc là:

Công suất tham chiếu để tính toán hệ số Betz là công suất trong lưu chất chuyển động trong ống trụ với tiết diện ngang S và vận tốc :

Hệ số công suất tương đương 75% đến 85% giá trị cực đại theo lý thuyết. Tại các vận tốc gió lớn trong đó tuabin hoạt động ở công suất định mức thì cánh tuabin quay ở mức Cp thấp hơn để tránh bị hư hỏng. Công suất trong gió tăng theo hệ số 8 từ 12.5 đến 25 m/s, vì thế cũng phải giảm tương ứng, hạ xuống mức 0.06 đối với tốc độ gió đạt 25 m/s.