Lý 10 Bài 10: Ba định luật Niu- tơn

a) Thí nghiệm lịch sử của Galilê

- Thí nghiệm:

• 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 

• 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.

- Nhận xét :

• Nếu không có lực cản (Fms) thì không cần đến lực để duy trì chuyển động của một vật.

b) Định luật I Newton

Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không. Thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.

c) Quán tính

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

- Chuyển động thẳng đều được gọi là chuyển động theo quán tính 

- Biểu hiện của quán tính:

• Xu hướng giữ nguyên trạng thái chuyển động thẳng đều.

• Xu hướng giữ nguyên trạng thái đứng yên.

a) Định luật 

• Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật.

• Độ lớn của gia tốc tỉ lệ với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật

\(\overrightarrow a  = \frac{{\overrightarrow F }}{m}\)  hay   \(\overrightarrow F  = m\overrightarrow a \)

• Trong trường hợp vật chịu nhiều lực tác dụng \(\overrightarrow {{F_1}} ,\,\overrightarrow {{F_2}} ,...,\overrightarrow {{F_n}} \) thì \(\overrightarrow F \) là hợp lực của các lực đó:

 \(\overrightarrow F  = \overrightarrow {{F_1}}  + \overrightarrow {{F_2}}  + ... + \overrightarrow {{F_n}} \)

b) Khối lượng và mức quán tính

- Định nghĩa: Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.

- Tính chất của khối lượng:

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

• Khối lượng có tính chất cộng.

c) Trọng lực. Trọng lượng

- 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 \(\overrightarrow P \) . Trọng lực tác dụng lên vật đặt tại trọng tâm của vật.

  -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.

- Công thức của trọng lực: \(\overrightarrow P  = m\overrightarrow g \)

a) Sự tương tác giữa các vật

• Khi một vật tác dụng lên vật khác một lực thì vật đó cũng bị vật kia tác dụng ngược trở lại một lực.

• Ta nói giữa 2 vật có sự tương tác.

b) Định luật

 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.

\(\overrightarrow {{F_{BA}}}  =  - \overrightarrow {{F_{AB}}} \)

c) Lực và phản lực

- Một trong hai lực tương tác giữa hai vật gọi là lực tác dụng còn lực kia gọi là phản lực.

• Ví dụ: Khi ta muốn bước chân phải về phía trước thì chân trái phải đạp vào mặt đất một lực \(\overrightarrow {F'} \) hướng về phía sau. Ngược lại, đất cũng đẩy lại chân một phản lực \(\overrightarrow {F} \) hướng về trước 

- Đặc điểm của lực và phản lực :

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

• Lực và phản lực có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều. Hai lực có đặc điểm như vậy gọi là hai lực trực đối.

• Lực và phản lực không cân bằng nhau vì chúng đặt vào hai vật khác nhau

Tại sao xe đạp chạy thêm được một quãng đường nữa mặc dù ta đã ngừng đạp? Tại sao khi nhảy từ bậc cao xuống, ta phải gập trên lại?

Hướng dẫn giải:

Do xe đạp có quán tính nên tiếp tục chuyển động. Lực ma sát làm cho xe chạy chậm dần rồi mới dừng lại. Nếu không còn lực nào tác dụng xe sẽ chạy thẳng đều mãi mãi.

Khi nhảy từ cao xuống: Bàn chân dừng lại, do quán tính phần trên cơ thể tiếp tục chuyển động xuống gây ra hiện tượng gập chân.

Ngoài ra, nếu ta duỗi thẳng chân, lực phản từ mặt đất sẽ tác dụng gây ra tai nạn nguy hiểm.

Cho hai vật chịu tác dụng của những lực có độ lớn bằng nhau. Hãy vận dụng định luật II Niu– Tơn để suy ra rằng, vật nào có khối lượng lớn hơn thì khó làm thay đổi vận tốc của nó hơn, tức là có mức quán tính lớn hơn.

Hướng dẫn giải:

Theo định luật II Niuton ta có: 

F = ma

Suy ra:

a₁=F₁/m₁ và a₂=F₂/m₂

Vì F₁ = F₂ mà ta giả sử vật 1 có khối lượng lớn hơn vật 2.

Suy ra: a₁ < a₂ 

→ vật nào có khối lượng lớn hơn thì khó làm thay đổi vận tốc của nó hơn, tức là có mức quán tính lớn hơn.

Câu 1: Vật nào sau đây chuyển động theo quán tính?

Câu 2: Một lực có độ lớn 4 N tác dụng lên vật có khối lượng 0,8 kg đang đứng yên. Bỏ qua ma sát và các lực cản. Gia tốc của vật bằng bao nhiêu?

Câu 3: Một quả bóng có khối lượng 500 g đang nằm yên trên mặt đất thì bị một cầu thủ đá bằng một lực 250 N. Bỏ qua mọi ma sát. Gia tốc mà quả bóng thu được là bao nhiêu?

Câu 4: Lần lượt tác dụng có độ lớn F₁ và F₂ lên một vật khối lượng m, vật thu được gia tốc có độ lớn lần lượt là a₁ và a₂. Biết 3F₁ = 2F₂. Bỏ qua mọi ma sát. Tỉ số a₂/a₁ là bao nhiêu?

Câu 1: Một quả bóng khối lượng 200 g bay với vận tốc 90 km/h đến đập vuông góc vào tường rồi bật trở lại theo phương cũ với vận tốc 54 km/h. Thời gian va chạm giữa bóng và tường là 0,05s. Độ lớn lực của tường tác dụng lên quả bóng là

A. 120 N

B. 210 N

C. 200 N

D. 160 N

Câu 2: Lực F truyền cho vật khối lượng m1 gia tốc a₁ = 2 m/s², truyền cho vật khối lượng m₂ gia tốc a2 = 3m/s². Hỏi lực F sẽ truyền cho vật có khối lượng m₃ = m₁ + m₂ gia tốc là bao nhiêu?

A. 5 m/s²

B. 1 m/s²

C. 1,2 m/s²

D. 5/6 m/s²

Câu 3: Một vật khối lượng 5 kg được ném thẳng đứng hướng xuống với vận tốc ban đầu 2 m/s từ độ cao 30 m. Vật này rơi chạm đất sau 3s sau khi ném. Cho biết lực cản không khí tác dụng vào vật không

A. 23,35 N.

B. 20 N.

C. 73,34 N.

D. 62,5 N.

Câu 4: Theo định luật I Niu-tơn thì

A. với mỗi lực tác dụng luôn có một phản lực trực đối với nó.

B. một vật sẽ giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều nếu nó không chịu tác dụng của bất kì lực nào khác.

C. một vật không thể chuyển động được nếu hợp lực tác dụng lên nó bằng 0.

D. mọi vật đang chuyển động đều có xu hướng dừng lại do quán tính.

Qua bài giảng Ba định luật Niu-tơn này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• 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”.