【#1】Bài 11. Lực Hấp Dẫn. Định Luật Vạn Vật Hấp Dẫn

11

LỰC HẤP DẪN. ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN

1. Kiến thức

– Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn và viết được công thức của lực hấp dẫn.

– Nêu được định nghĩa trọng tâm của một vật.

2. Kỹ năng

– Giải thích được một cách định tính sự rơi tự do và chuyển động của các hành tinh, vệ tinh bằng lực hấp dẫn.

– Vận dụng được công thức của lực hấp dẫn để giải các bài tập đơn giản như ở trong bài học.

Lực nào giữ cho Mặt Trăng chuyển động gần như tròn đều quanh Trái Đất? Lực nào giữ cho Trái Đất và Mặt Trăng chuyển động gần như tròn đều quanh Mặt Trời?

I – LỰC HẤP DẪN

Niu-tơn là người đầu tiên đã kết hợp được những kết quả quan sát thiên văn về chuyển động của các hành tinh với những kết quả nghiên cứu về sự rơi của các vật trên Trái Đất và do đó đã phát hiện ra rằng mọi vật trong Vũ trụ đều hút nhau với một lực, gọi là lực hấp dẫn (Hình 11.1).

Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trăng đã giữ cho Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất.

Lực hấp dẫn giữa Mặt Trời và các hành tinh đã giữ cho các hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời.

Khác với lực đàn hồi và lực ma sát là lực tiếp xúc, lực hấp dẫn là lực tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật.

1. Thả một vật nhỏ (cái hộp) rơi xuống đất. Lực gì đã làm cho vật rơi?

Hình 11.1. Hệ Mặt Trời

II – ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN (ĐLVVHD)

1. Định luật

Những đặc điểm của lực hấp dẫn đã được Niu-tơn nêu lên thành định luật sau đây, gọi là định luật vạn vật hấp dẫn:

Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích của các khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng (Hình 11.2).

Hình 11.2

2. Hệ thức

(11.1)

Trong đó:

G: hằng số hấp dẫn, bằng 6,67.10-11 ().

m 1, m 2: khối lượng của hai chất điểm (kg).

r: khoảng cách giữa hai chất điểm (m).

Hệ thức (11.l) áp dụng được cho các vật thông thường trong hai trường hợp:

a) Khoảng cách giữa hai vật rất lớn so với kích thước của chúng.

b) Các vật đồng chất và có dạng hình cầu. Khi ấy r là khoảng cách giữa hai tâm và lực hấp dẫn nằm trên đường nối tâm.

Bài tập ví dụ 1. Mặt Trăng và Trái Đất có khối lượng lần lượt là 7,4.1022 kg và 6.1024 kg, ở cách nhau 38400 km. Tính lực hấp dẫn? Giải:

r = 38400km = 38400000m = 384.10 5 m

Bài tập ví dụ 2. Cho biết khối lượng Trái đất là M = 6.1024 kg, khối lượng của một hòn đá là m = 2,3 kg, gia tốc rơi tự do là g = 9,81 m/s2. Hỏi hòn đá hút Trái đất với một lực bằng bao nhiêu? Giải:

Với vật có trọng lượng m= 2,3 kg thì Trái Đất tác dụng lên vật một trọng lực là :

P = m.g = 2,3.9,81 = 22,6 N.

Bài tập ví dụ 3. Theo định luật III Newton, hòn đá sẽ tác dụng lên Trái Đất một lực F = P = 22,6 N. Tìm khối lượng MT của mặt Trời từ các dự liệu của Trái Đất. Cho biết: Khoảng cách từ Trái Đất tới Mặt Trời R = 1,5.1011 (m); hằng số hấp dẫn G = 6,67.10-11 (N.m2/kg2). Giải:

Chu kỳ quay của Trái Đất xung quanh Mặt Trời là:

T = 365 ´ 24 ´ 3600 = 3,15.10 7 s

Từ công thức :

Þ M T =

= =2.10 30 kg.

2 . Theo Newton thì trọng lực mà TĐ tác dụng lên một vật là lực hấp dẫn giữa TĐ và vật đó. Nếu vật ở độ cao h so với mặt đất thì công thức tính lực hấp dẫn giữa TĐ và vật được viết như thế nào? Suy ra gia tốc rơi tự do g = ? Nếu h << R thì g = ? Có nhận xét gì về gia tốc rơi tự do của các vật ở gần mặt đất?

III – TRỌNG LỰC LÀ TRƯỜNG HỢP RIÊNG CỦA LỰC HẤP DẪN

Theo Niu-tơn thì trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên một vật là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó.

(1)

Trong đó, m là khối lượng của vật, h là độ cao của vật so với mặt đất, M và R là khối lượng và bán kính của Trái Đất. Mặt khác ta lại có:

P = mg (2)

– Từ (1) và (2) Þ

(11.2)

là gia tốc rơi tự do của vật ở độ cao h so với mặt đất.

Nếu h << R (vật ở gần mặt đất) thì:

(11.3)

Các công thức (11.2) và (11.3) cho thấy, gia tốc rơi tự do phụ thuộc độ cao nếu độ cao h khá lớn và là như nhau đối với các vật ở gần mặt đất (h << R). Các hệ quả này hoàn toàn phù hợp với thực nghiệm và là một bằng chứng về sự đúng đắn của định luật vạn vật hấp dẫn.

LỰC HẤP DẪN: Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn.

Định luật vạn vật hấp dẫn: Lực hấp đẫn giữa hai chất điểm bất kỳ tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Trong đó:

G: hằng số hấp dẫn, bằng 6,67.10-11( )

Câu 1. Phát biểu và viết biểu thức định luật vạn vật hấp dẫn?

Câu 2. Nêu định nghĩa trọng tâm của vật?

11.1. Một vật khối lượng 1 kg, ở trên mặt đất có trọng lượng 10 N. Khi chuyển động tới một điểm cách tâm Trái Đất 2R (R là bán kính Trái Đất) thì nó có trọng lượng bằng bao nhiêu niu-tơn?

A. 1 N. C. 5 N.

B. 2,5 N. D. 10 N.

11.2. Hai xe tải giống nhau, mỗi xe có khối lượng 2,0.10 4 kg, ở cách xa nhau 40 m. Hỏi lực hấp dẫn giữa chúng bằng bao nhiêu phần trọng lượng P của mỗi xe? Lấy g= 9,8 m/s 2.

A. 34.10-10 P. C. 85.10-8 P.

B. 34.10-8 P. D. 85.10-12 P.

11.3. Một con tàu vũ trụ bay về hướng Mặt Trăng. Hỏi con tàu đó ở cách tâm Trái Đất bằng bao nhiêu lần bán kính Trái Đất thì lực hút của Trái Đất và của Mặt Trăng lên con tàu sẽ cân bằng nhau? Cho biết khoảng cách từ tâm Trái Đất đến tâm Mặt Trăng bằng 60 lần bán kính Trái Đất; khối lượng của Mặt Trăng nhỏ hơn khối lượng của Trái Đất 81 lần.

11.4. Tính gia tốc rơi tự do ở độ cao 3200 m và ở độ cao 3200 km so với mặt đất. Cho biết bán kính Trái Đất là 6400 km và gia tốc rơi tự do ở mặt đất là 9,80 m/s 2.

11.5. Tính trọng lượng của một nhà du hành vũ trụ có khối lượng 75 kg khi người đó ở

a) trên Trái Đất (g = 9,8 m/s 2).

b) trên Mặt Trăng (g = 1,7 m/s 2).

c) trên Kim tinh (g = 8,7 m/s 2).

d) trong khoảng không vũ trụ rất xa các thiên thể.

Chỉ khi đạt được tốc độ bay 7,9 km/s thì vệ tinh nhân tạo hay tàu vũ trụ mới không rơi trở lại mặt đất. Các con tàu lên mặt trăng cần có tốc độ 11,2 km/s, còn muốn bay tới các hành tinh khác tốc độ phải lớn hơn nữa. Làm thế nào để đạt tốc độ đó? Chỉ có tên lửa đẩy mới đảm đương nổi việc n ày.

Muốn làm cho một vật thể chuyển động với tốc độ 7,9 km/s để thoát khỏi sức hút của trái đất, đòi hỏi phải dùng một năng lượng lớn. Một vật nặng 1 g muốn thoát khỏi trái đất sẽ cần một năng lượng tương đương điện năng cần thiết để thắp sáng 1.500 bóng đèn điện 40 W trong 1 giờ.

Mặt khác, tên lửa bay được là nhờ vào việc chất khí phụt ra phía sau tạo nên một phản lực. Khí phụt ra càng nhanh, tên lửa bay càng chóng. Muốn đạt được tốc độ bay rất lớn, ngoài đòi hỏi phải có tốc độ phụt khí rất cao ra, còn phải mang theo rất nhiều nhiên liệu. Nếu tốc độ phụt khí là 4.000 m/s, để đạt được tốc độ thoát ly là 11,2 km/s thì tên lửa phải chứa một số nhiên liệu nặng gấp mấy lần trọng lượng bản thân.

Các nhà khoa học đã cố gắng giải quyết vấn đề này một cách thoả đáng. Làm sao để trong quá trình bay, cùng với sự tiêu hao nhiên liệu sẽ vứt bỏ được những bộ phận không cần thiết nữa, giảm nhẹ trọng lượng đang tiếp tục quá trình bay, nâng cao tốc độ bay. Đó chính là phương án sử dụng tên lửa nhiều tầng. Hiện nay phóng vệ tinh nhân tạo hoặc tàu vũ trụ vào không gian đều sử dụng loại tên lửa này.

Lợi về tốc độ, thiệt về nhiên liệu

Tên lửa nhiều tầng có ít nhất hai tên lửa trở lên, lắp liên tiếp nhau. Khi nhiên liệu ở tên lửa dưới cùng hết, nó tự động tách ra và tên lửa thứ hai lập tức được phát động. Khi tên lửa thứ hai dùng hết nhiên liệu, nó cũng tự động tách ra và tên lửa thứ ba tiếp đó được phát động… cứ như vậy sẽ làm cho vệ tinh hoặc tàu vũ trụ đặt ở tầng trên cùng đạt được tốc độ từ 7,9 km/s trở lên để bay quanh trái đất hoặc thoát khỏi trái đất.

Dùng tên lửa nhiều tầng tuy có thể giải quyết vấn đề bay trong vũ trụ nhưng tiêu hao nhiêu liệu rất lớn. Giả sử chúng ta dùng tên lửa 4 tầng để đưa tàu vào không gian, tốc độ phụt khí của mỗi tầng này là 2,5 km/s, tỷ lệ giữa trọng lượng nhiên liệu và vỏ là 4/1, như vậy muốn cho một con tàu nặng 30 kg ở tầng cuối đạt được tốc độ 12 km/s thì trọng lượng toàn bộ tên lửa và nhiên liệu khi bắt đầu phóng phải tới trên 1.000 tấn.

Ngày nay, các tàu không gian còn có thể được nâng lên bởi các tên lửa đẩy gắn ở bên sườn. Chẳng hạn thế hệ tàu Ariane 5.

(Theo 10 vạn câu hỏi vì sao)

Thí nghiệm Cavendisch – Phép cân T rái đất

Các nhà vật lý chơi trốn tìm

Khi tất cả các nhà Vật lý đã lên Thiên đàng, họ rủ nhau chơi trò “trốn tìm”. Không may vì “oẳn tù tì” thua nên Einstein phải làm người đi tìm.

Ông này bịt mắt và bắt đầu đếm từ 1 đến 100. Trong khi tất cả mọi người đều đi trốn thì chỉ có mình Newton ở lại. Newton vẽ 1 hình vuông mỗi chiều 1m ngay cạnh Einstein và đứng ở trong đó.

Einstein đếm đến 100 xong thì mở mắt ra và nhìn thấy Newton ngay trước mặt. Einstein lập tức reo lên: “Newton! Newton! đã tìm được Newton!”. Newton phản đối, ông ta tuyên bố rằng mình không phải Newton. Tất cả các nhà vật lý khác đều ra khỏi chỗ nấp và yêu cầu Newton chứng minh rằng ông không phải Newton. Làm sao đây ???!!!

Một lúc sau, Newton nói: “Tôi đang đứng trong 1 hình vuông diện tích 1m vuông. Điều đó có nghĩa tôi là một Newton trên 1 m vuông. Vì thế tôi là… Pascal.”

【#2】Bài 10. Ba Định Luật Nuitơn

“Nature and Nature’s laws lay hid in night

God said, Let Newton be!

and all was light”

Tự nhiên im lìm trong bóng tối Chúa bảo rằng Newton ra đời! Và ánh sáng bừng lên khắp lối

10

BA ĐỊNH LUẬT NIU-TƠN

1. Kiến thức

– Phát biểu được: Định nghĩa quán tính, định luật I và II Niu-tơn, định nghĩa của khối lượng và nêu được tính chất của khối lượng.

– Viết được công thức của định luật II.

– Phát biểu được định luật III Niu-tơn.

– Viết được biểu thức của định luật III Niu-tơn và của trọng lực.

– Nêu được đặc điểm của cặp lực và phản lực.

2. Kỹ năng

– Vận dụng được định luật I, II Niu-tơn 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 được cặp lực trực đối và cặp lực cân bằng.

– Vận dụng phối hợp định luật II và III Niu-tơn để giải các bài tập ở trong bài.

3. Thái độ

– GDMT: Từ ĐL III Niu-tơn: tác động xấu đến môi trường thì sẽ nhận lấy hậu quả (tương tác).

Lực là gì? Lực gây ra tác dụng gì đối với vật bị lực tác dụng? Lực có cần thiết duy trì chuyển động không?

– Quan niệm của Aristotle:

– Quan niệm của Galile:

– Quan niệm của Newton:

I – ĐỊNH LUẬT I NIU-TƠN

Lực có cần thiết để duy trì chuyển động của một vật hay không? Ta hãy thử đẩy một quyển sách trên bàn. Khi ta ngừng đẩy thì nó dừng lại ngay. Nếu đặt mình vào thời đại mà mọi người chưa biết đến lực ma sát, thì ta sẽ tin ngay rằng lực là cần thiết để duy trì chuyển động của vật. Người đầu tiên không tin như vậy, đó là nhà bác học người Italia – Ga-li-lê.

1. Thí nghiệm lịch sử của Ga-li-lê

Ông dùng hai máng nghiêng giống như máng nước rất trơn rồi thả một hòn bi cho lăn xuống theo máng nghiêng 1. Hòn bi lăn ngược lên máng 2 đến một độ cao gần bằn độ cao ban đầu. Khi hạ thấp độ nghiêng của máng 2, hòn bi lăn trên máng 2 được một đoạn đường dài hơn (Video 10.1).

Ông cho rằng hòn bi không lăn được đến độ cao ban đầu là vì có ma sát. Ông tiên đoán nếu không có ma sát và nếu hai máng nằm ngang thì hòn bi sẽ lăn với vận tốc không đổi mãi mãi.

Video 10.1. Minh hoạ thí nghiệm lịch sử của Ga-li-lê

1. Nhận xét quãng đường hòn bi lăn được trên máng nghiêng 2 (độ cao) khi thay đổi độ nghiêng của máng? Xác định các lực tác dụng lên hòn bi khi máng 2 nằm ngang? Giải thích kết quả thí nghiệm: Tại sao viên bi dừng lại?

2. Trình bày dự đoán của Galilê. Như vậy nếu bỏ qua lực ma sát thì dự đoán hòn bi sẽ chuyển động như thế nào?

2. Định luật I Niu-tơn

Nhà bác học người Anh là Niu-tơn đã khái quát các kết quả của quan sát và thí nghiệm thành định luật I Niu-tơn:

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 thẳng đều.

3. Quán tính

Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn.

Định luật I đựợc gọi là định luật quán tính chuyển động thẳng đều được gọi là chuyển động theo quán tính.

Một số ví dụ:

+ Xe đạp vẫn còn lăn được một quãng đường nữa mặc dụ ta đã ngừng đạp

.

+ Một ô tô đang chạy, nếu đột nhiên xe dừng lại thì hành khách bị ngả về phía trước (Video 10.2) . Nếu đột nhiên xe rẽ sang trái thì hành khách bị ngả sang phải.

+ Buộc một hòn đá vào đầu một sợ dây rồi quay tròn, khi dây bị đứt, hòn đá văng ra theo phương tiếp tuyến, tức là theo phương và chiều của vận tốc .

3 . Điều gì chứng tỏ mọi vật đều có quán tính? Vậy lực có phải là nguyên duy trì chuyển động không?

Video 10. 2. Minh hoạ quán tính

Video 10. 3. Minh hoạ quán tính

* Thí nghiệm cho thấy, định luật I Niu-tơn không đúng đối với mọi hệ quy chiếu mà chỉ đúng đối với hệ quy chiếu quán tính (hệ quy chiếu Ga-li-lê). Những hệ quy chiếu gắn với mặt đất hoặc chuyển động thẳng đều so với mặt đất có thể coi là hệ quy chiếu quán tính.

II – ĐỊNH LUẬT II NIU-TƠN

Cùng một lực tác dụng lên các vật có khối lượng khác nhau sẽ làm cho chúng thu được những gia tốc khác nhau, nhưng trong mọi trường hợp, tích của khối lượng m của vật với gia tốc mà nó thu được luôn là một số không đổi.

1. Định luật II Niu-tơn

Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật (Video 10.4).

(10.1)

Trong trường hợp chất điểm chịu nhiều lực tác dụng thì:

4 . Khi đẩy cùng 1 xe (cùng khối lượng) lực đẩy càng lớn thì xe chuyển động như thế nào? Khi đẩy cùng 1 lực nhưng với 2 xe có khối lượng khác nhau thì 2 xe chuyển động như thế nào?

Video 10.4. Minh hoạ định luật II Niu-tơn

Video 10.5. Thí nghiệm kiểm chứng định luật II Niu-tơn Video 10.6. Thí nghiệm kiểm chứng định luật II Niu-tơn * Lưu ý: vectơ gia tốc không phải luôn cùng hướng với vectơ vận tốc, tìm hợp lực trước khi áp dụng công thức: .

2. Khối lượng và mức quán tính

a) Định nghĩa

Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.

Định nghĩa này cho phép ta so sánh khối lượng của các vật bất kỳ, dù làm cùng một chất hay làm bằng các chất khác nhau.

b) Tính chất

– Khối lượng là đại lượng vô hướng, dương và không đổi đối với mỗi vật.

– Khối lượng có tính chất cộng: Khi nhiều vật được ghép lại thành một hệ vật thì khối lượng của hệ bằng tổng khối lượng của các vật đó.

6 . Ta có thể dùng khối lượng để so sánh mức quán tính của hai vật bất kỳ hay không?

3. Trọng lực và trọng lượn g

a) Trọng lực là lực do Trái đất tác dụng lên vật, gây cho chúng gia tốc rơi tự do (xem lại bài 4), kí hiệu là .

Ở gần Trái Đất, trọng lực có phương thẳng đứng, có chiều từ trên xuống và đặt vào trọng tâm của vật.

b) Độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật gọi là trọng lượng của vật, kí hiệu là P. Trọng lượng được đo bằng lực kế, đơn vị là Niu-tơn (N).

c) Công thức của trọng lực

Áp dụng định luật Niu-tơn II vào trường hợp vật rơi tự do ta tìm được biểu thức của trọng lực:

(10.2)

Khi các vật rơi tự do, chúng đều rơi theo phương thẳng đứng hướng về tâm Trái Đất với gia tốc không đổi g = 9,81 ( m/s2).

III – ĐỊNH LUẬT III NIU-TƠN

1. Sự tương tác giữa các vật

1. Bắn một hòn bi A vào một hòn bi B đang đứng yên, ta thấy bi B lăn đi, đồng thời chuyển động của bi A cũng thay đổi (Video 10.7) .

2. Hình 10.1 chụp một cái vợt đang đập vào một quả bóng tennis. Ta thấy cả quả bóng lẫn mặt vợt đều bị biến dạng.

3. Hai người trượt băng đang đứng sát nhau (Video 10.8). Một người dùng tay đẩy người kia chuyển động về phía trước thì thấy chính mình cũng bị đẩy về phía sau.

4. Một thanh nam châm và một thanh sắt có cùng kích thước và cùng khối lượng được treo gần nhau trên một giá đỡ. Giữ cho các dây treo thẳng đứng rồi buông tay ra, ta thấy cả hai thanh đều bị hút về phía nhau làm các dây treo lệch khỏi phương thẳng đứng một góc như nhau.

Giải thích các hiện tượng trên ta rút ra kết luận: Tác dụng giữa hai vật bất kì bao giờ cũng có tính chất tương hỗ.

Video 10.7. Mô phỏng

Hình 10.1

Video 10.8. Mô phỏng

2. Định luật

Từ những quan sát và thí nghiệm về sự tương tác giữa các vật (bao gồm cả các quan sát thiên văn), Niu-tơn đã phát hiện ra định luật III Niu-tơn:

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.

Video 10.9. Minh họa định luật III Niu-tơn

7. Hai người kéo co tại sao có 1 người thắng, người thua? Điều đó có trái với định luật III Niu-tơn hay không?

3. Lực và phản lực

Một trong hai lực tương tác giữa hai vật. Một lực được gọi là lực tác dụng, một lực được gọi là phản lực.

a) Tính chất của lực và phản lực

– Lực và phản lực luôn xuất hiện (hoặc mất đi) đồng thời.

– Lực và phản lực có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều, gọi là hai lực trực đối.

– Lực và phản lực không phải là hai lực cân bằng vì chúng đặt vào hai vật khác nhau (Video 10.10).

b) Ví dụ

Khi ta muốn bước chân phải về phía trước thì chân trái phải đạp vào mặt đất một lực hướng về phía sau. Ngược lại, đất cũng đẩy lại chân một phản lực hướng về trước (Hình 10.3). Vì trái đất có khối lượng rất lớn nên lực hút của ta không gây được gia tốc nào đáng kể. Còn ta có khối lượng nhỏ hơn rất nhiều nên phản lực của mặt đất gây ra cho ta một gia tốc làm ta chuyển động về phía trước. Trái đất tác dụng lên hòn đá một lực làm nó rơi tự do với gia tốc g = 9,8m/s 2. Theo định luật Niu-tơn III thì hòn đá cũng tác dụng trở lại trái đất một phản lực có độ lớn đúng bằng trọng lượng của hòn đá. Nhưng vì khối lượng của hòn đá rất lớn nên gia tốc nó thu được coi như bằng không.

c) Ghi chú

Hệ vật là tập hợp nhiều vật tương tác lẫn nhau.

Nội lực là lực tác dụng lẫn nhau giữa các vật trong hệ

.

Các nội lực không gây gia tốc cho hệ vì chúng xuất hiện từng cặp trực đối nhau.

Ngoại lực là lực của các vật ở ngoài hệ tác dụng lên các vật trong hệ.

Khi các vật trong một hệ chuyển động với cùng một gia tốc thì gia tốc đó được gọi là gia tốc của hệ, còn m = m 1 + m 2 + … được gọi là khối lượng của hệ

. Khi ấy, ta có thể áp dụng định luật II Niu-tơn cho hệ vật:

Video 10.7. Mô phỏng

8.Hãy vận dụng định luật Niu-tơn III vào ví dụ dùng búa đóng đinh vào một khúc gỗ (Hình 10.1 ) trả lời các câu hỏi sau:

– Có phải búa tác dụng vào đinh còn đinh không tác dụng vào búa? Lực có thể xuất hiện đơn lẻ được không?

– Tại sao đinh lại không đứng yên? Lực và phản lực có cân bằng nhau không?

Hình 10.2

Hình 10.3

Lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng của vật này vào vật khác mà kết quả là gây ra gia tốc cho vật hay làm cho vật biến dạng.

Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn.

Định luật Newton I: Khi không chịu tác dụng của lực nào hoặc khi chịu tác dụng của các lực cân bằng, một vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.

Hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu trong đó định luật Newton I được nghiệm đúng. Hệ quy chiếu gắn với mặt đất hoặc chuyển động thẳng đều so với mặt đất là hệ quy chiếu quán tính.

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

Câu 1. Khái niệm trọng lực, đặc điểm của trọng lực?

Câu 2. Trọng lượng là gì?

Câu 3. Phát biểu và viết biểu thức định luật II Niutơn.

Câu 4. Phát biểu và viết biểu thức định luật III Niutơn. Đặc điểm của lực và phản lực?

10.1. Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải để thành một câu có nội dung đúng.

10.2. Câu nào đúng? Khi một xe buýt tăng tốc đột ngột thì các hành khách

A. đứng lại ngay. C. chúi người về phía trước.

B. ngả người về phía sau. D. ngả người sang bên cạnh.

10.3. Câu nào sau đây là câu đúng?

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

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

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

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

10.4. Một vật đang đứng yên. Ta có thể kết luận rằng vật không chịu tác dụng của lực nào được không?

10.5. Một hành khách ngồi ở cuối xe phàn nàn rằng, do lái xe phanh gấp mà một túi sách ở phía trước bay về phía anh ta làm anh ta bị đau. Người đó nói đúng hay sai? Tại sao?

10.6. Nếu định luật I Niu – tơn đúng thì tại sao các vật chuyển động trên mặt đất cuối cùng đều dừng lại?

10.7. Tại sao không thể kiểm tra định luật I Niu – tơn bằng một thí nghiệm trong phòng thí nghiệm?

10.8. Điều gì sẽ xảy ra với người lái xe máy chạy ngay sau một xe tải nếu xe tải đột ngột dừng lại?

10.9. Hãy giải thích sự cần thiết của dây an toàn và cái tựa đầu ở ghế ngồi trong xe tắc-xi.

II – ĐỊNH LUẬT II NIU – TƠN

10.10. Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải để thành một câu có nội dung đúng.

10.11. Nếu một vật đang chuyển động có gia tốc mà lực tác dụng lên vật giảm đi thì vật sẽ thu được gia tốc

A. Lớn hơn. C. Không thay đổi.

B. Nhỏ hơn. D. Bằng 0.

10.12. Một hợp lực 1,0 N tác dụng vào một vật có khối lượng 2,0 kg lúc đầu đứng yên , trong khoảng thời gian 2,0 s. Quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian đó là

A. 0,5 m. C. 1,0 m.

B. 2,0 m. D. 4,0 m.

10.13. Một quả bóng có khối lượng 500 g đang nằm trên mặt đất thì bị đá bằng một lực 250 N. Nếu thời gian quả bóng tiếp xúc với bàn chân là 0,020 s, thì bóng sẽ bay đi với vận tốc bằng bao nhiêu?

A. 0,01 m/s. C. 0,1m/s.

B. 2,5 m/s. D. 10 m/s.

10.14. Một vật có khối lượng 2,0 kg chuyển động thẳng nhanh dần đều từ trạng thái nghỉ. Vật đi được 80 cm trong 0,50 s. Gia tốc của vật và hợp lực tác dụng vào nó là bao nhiêu?

A. 3,2 m/s 2 ; 6,4 N. C. 6,4 m/s 2 ; 12,8 N.

B. 0,64 m/s 2 ; 1,2 N. D. 640 m/s 2 ; 1280 N.

10.15. Một lực không đổi tác dụng vào một vật có khối lượng 5,0 kg làm vận tốc của nó tăng từ 2,0 m/s đến 8,0 m/s trong 3,0 s. Hỏi lực tác dụng vào vật là bao nhiêu?

A. 15 N. C. 1,0 N.

B. 10 N. D. 5,0 N.

10.16. Một ô tô đang chạy với vận tốc 60 km/h thì người lái xe hãm phanh , xe đi tiếp được quãng đường 50 m thì dừng lại. Hỏi nếu ô tô chạy với tốc độ 120 km/h thì quãng đường đi được từ lúc hãm phanh đến khi dừng lại là bao nhiêu? Giả sử lực hãm trong hai trường hợp bằng nhau.

A. 100 m. C. 141 m.

B. 70,7 m. D. 200 m.

III – ĐỊNH LUẬT III NIU – TƠN

10.17. Câu nào đúng? Trong một cơn lốc xoáy , một hòn đá bay trúng vào một cửa kính , làm vỡ kính.

A. Lực của hòn đá tác dụng vào tấm kính lớn hơn lực của tấm kính tác dụng vào hòn đá.

B. Lực của hòn đá tác dụng vào tấm kính bằng (về độ lớn) lực của tấm kính tác dụng vào hòn đá.

C. Lực của hòn đá tác dụng vào tấm kính nhỏ hơn lực của tấm kính tác dụng vào hòn đá.

D.Viên đá không tương tác với tấm kính khi làm vỡ kính.

10.18. Một người thực hiện động tác nằm sấp, chống tay xuống sàn nhà để nâng người lên. Hỏi sàn nhà đẩy người đó như thế nào?

A. Không đẩy gì cả. C. Đẩy lên.

B. Đẩy xuống. D. Đẩy sanh bên.

10.19. Câu nào đúng? Khi một con ngựa kéo xe, lực tác dụng vào con ngựa làm nó chuyển động về phía trước là

A. lực mà ngựa tác dụng vào xe.

B. lực mà xe tác dụng vào ngựa.

C. lực mà ngựa tác dụng vào mặt đất.

D. lực mà mặt đất tác dụng vào ngựa.

10.20. Câu nào đúng? Một người có trọng lượng 500 N đứng trên mặt đất. Lực mà mặt đất tác dụng lên người đó có độ lớn

A. bằng 500 N.

B. bé hơn 500 N.

C. lớn hơn 500 N.

D. phụ thuộc vào nơi mà người đó đứng trên Trái Đất.

10.21. Lực nào làm cho thuyền (có mái chèo) chuyển động được trên mặt hồ? Lực nào làm cho máy bay cánh quạt chuyển động được trong không khí?

10.22. Một vật có khối lượng 1 kg, chuyển động về phía trước với tốc độ 5 m/s, va chạm vào một vật thứ hai đang đứng yên. Sau va chạm, vật thứ nhất chuyển động ngược trở lại với vận tốc 1 m/s, còn vật thứ hai chuyển động với tôc độ 2 m/s. Hỏi khối lượng của vật thứ hai bằng bao nhiêu kg?

ĐO KHỐI LƯỢNG BẰNG TƯƠNG TÁC

Muốn đo khối lượng của một vật, ta cho vật đó tương tác với một vật có khối lượng m 0 đã biết. Vật m 0 thu được gia tốc a 0, còn vật m thu được gia tốc a. Theo định luật Niu-tơn III ta có:

hay

Suy ra:

Ở đâu các vật nặng hơn?

C áHàLannhẹh ơncá xíchđ ạo?