Bài 3: Ba định luật Newton về chuyển động

I. Định luật 1 Newton

1. Định luật 1 Newton

Khi ta tác dụng lực đẩy lên xe đẩy thì xe chuyển động. Nếu ngừng tác dụng lực lên xe thì xe chỉ chuyển động thêm một đoạn rồi dừng lại. Phải chăng cần có lực tác dụng để duy trì chuyển động của vật?

Khi tay dừng tác dụng lực thì do lực ma sát cản trở chuyển động của xe, làm xe chuyển động chậm dần rồi dừng lại. Do đó, nếu có thể bôi trơn các trục bánh xe và mặt sàn rất nhẵn thì ta có thể dừng đẩy mà xe vẫn di chuyển với tốc độ cũ. Như vậy, khi lực đẩy của tay có tác dụng triệt tiêu sự cản trở của lực ma sát, hoặc khi không có lực tác dụng lên xe (không có lực đấy, không có ma sát) thì xe có thể duy trì tốc độ đang có.

Isaac Newton

Năm 1687, nhà Vật lí người Anh, Isaac Newton, đã nhận thấy xu hướng giữ nguyên vận tốc chuyển động là thuộc tính của vật chất và phát biểu thành định luật mang tên ông, Định luật 1 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”.

2. Quán tính

Quán tính của vật là tính chất bảo toàn trạng thái đứng yên, hay chuyển động của vật.

- Do có quán tính mà mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn.

- Định luật 1 Newton còn được gọi là định luật quán tính.

Khi ngồi trên ô tô, tàu lượn cao tốc, hoặc máy bay, hành khách luôn được nhắc thắt dây an toàn. Lí do là để tránh những va đập có thể xảy ra vì quán tính gây nguy hiểm cho người ngồi trên các phương tiện này khi chúng thay đổi vận tốc đột ngột.

II. Định luật 2 Newton

Mối liên hệ giữa ba đại lượng: gia tốc, lực và khối lượng đã được Newton khái quát trong định luật 2 Newton:

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.

\(\overrightarrow{a}=\dfrac{\overrightarrow{F}}{m}\)

Về mặt toán học, định luật 2 Newton có thể viết là: \(\overrightarrow{F}=m.\overrightarrow{a}\)

Trong trường hợp vật chịu nhiều lực tác dụng \(\overrightarrow{F}_1,\overrightarrow{F}_2,\overrightarrow{F}_3,...\) thì \(\overrightarrow{F}\) là hợp lực của các lực đó:

\(\overrightarrow{F}=\overrightarrow{F}_1+\overrightarrow{F}_2+\overrightarrow{F}_3+...\)

 

Theo định luật 2 Newton, nếu có nhiều vật khác nhau lần lượt chịu tác dụng của cùng một lực không đổi, thì vật nào có khối lượng lớn hơn sẽ có gia tốc nhỏ hơn. Vậy, vật nào có khối lượng càng lớn thì càng khó thay đổi vận tốc, tức là càng có mức quán tính lớn hơn.

Do đó ta có thể nói: Khối lượng của vật là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.

III. Định luật 3 Newton

1. Định luật 3 Newton

Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực. Hai lực này là hai lực trực đối.

\(\overrightarrow{F}_{AB}=-\overrightarrow{F}_{BA}\)

Hai lực trực đối là hai lực tác dụng theo cùng một đường thẳng, ngược chiều nhau, có độ lớn bằng nhau và điểm đặt lên hai vật khác nhau.

2. Các đặc điểm của lực và phản lực

Theo Định luật 3 Newton, trong tương tác giữa hai vật, một lực gọi là lực tác dụng còn lực kia gọi là phản lực.

Quả táo nằm yên trên mặt bàn: áp lực \(\overrightarrow{F}\) của quả táo lên mặt bàn và phản lực \(\overrightarrow{F}'\)  của bàn trở lại quả táo là cặp lực và phản lực.

Dùng búa đóng đinh vào gỗ: áp lực \(\overrightarrow{F}\) của búa lên đinh và phản lực \(\overrightarrow{F}'\) của đinh trở lại búa là cặp lực và phản lực.

1. Định luật 1 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”. 

2. Định luật 2 Newton: 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.

\(\overrightarrow{a}=\dfrac{\overrightarrow{F}}{m}\)

3. Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực. Hai lực này là hai lực trực đối.

\(\overrightarrow{F}_{AB}=-\overrightarrow{F}_{BA}\)