Chương III. Động lực học

Bài 14. Định luật 1 Newton

Tìm hiểu về định luật quán tính của Newton, nội dung và ý nghĩa của định luật 1 Newton.

🟢 Dễ 45 phút

Lý thuyết Định luật 1 Newton

1 1. Lực và chuyển động - Từ quan sát đến dự đoán

Thí nghiệm của Galilei: Khi hòn bi lăn trên máng nghiêng xuống, nó sẽ lăn lên máng bên kia đến gần như cùng độ cao. Nếu máng bên kia nằm ngang, hòn bi sẽ lăn mãi mãi với vận tốc không đổi.

Kết luận: Nếu không có ma sát và các lực cản khác, vật sẽ chuyển động thẳng đều mãi mãi.

2 2. Định luật 1 Newton (Định luật quán tính)

Nội dung định luật:

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.

Biểu thức:

$$\sum \vec{F} = \vec{0} \Rightarrow \vec{v} = \text{hằng số}$$

3 3. Quán tính

Định nghĩa: Quán tính là tính chất của mọi vật bảo toàn trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.

Đặc điểm:

Vật có khối lượng càng lớn thì quán tính càng lớn
Quán tính thể hiện ở sự kháng lại sự thay đổi vận tốc

Biểu hiện trong cuộc sống:

Khi xe phanh gấp, hành khách nghiêng về phía trước
Khi xe tăng tốc đột ngột, hành khách nghiêng về phía sau
Khăn trải bàn được giật nhanh nhưng bát đĩa vẫn đứng yên

Các dạng bài tập

1 Dạng 1: Nhận biết trạng thái chuyển động của vật

Phương pháp giải

Phương pháp giải:

Nếu ∑F = 0: vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều
Xác định trạng thái ban đầu của vật

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1

Ví dụ 1: Một vật đang chuyển động với vận tốc 5 m/s trên mặt phẳng ngang không ma sát. Nếu bỏ qua mọi lực cản, vật sẽ chuyển động như thế nào?

GIẢI

Giải:

Theo định luật 1 Newton, vật không chịu lực tác dụng (bỏ qua ma sát) nên sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều với vận tốc 5 m/s mãi mãi.

VÍ DỤ 2

Ví dụ 2: Tại sao khi nhảy từ trên cao xuống, chân ta bị gập lại?

GIẢI

Giải:

Khi chạm đất, chân ta dừng lại nhưng thân trên vẫn tiếp tục chuyển động xuống do quán tính. Để giảm chấn động, chân gập lại làm tăng thời gian dừng lại, giảm lực tác dụng.

2 Dạng 2: Bài toán thực tế về quán tính

Phương pháp giải

Phương pháp giải:

Phân tích các lực tác dụng lên vật
Kiểm tra xem hợp lực có bằng 0 không
Áp dụng định luật 1 Newton

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1

Ví dụ 1 (Thực tế): Tại sao khi kéo khăn trải bàn ra nhanh, các đồ vật trên bàn không bị kéo theo?

GIẢI

Giải:

Do quán tính, các đồ vật có xu hướng giữ nguyên trạng thái đứng yên. Khi khăn được kéo nhanh, ma sát giữa đồ vật và khăn nhỏ nên không đủ để kéo theo đồ vật. Đồ vật vẫn đứng yên tại chỗ.

VÍ DỤ 2

Ví dụ 2 (Thực tế): Tàu vũ trụ Voyager có thể bay hàng năm trong vũ trụ mà không cần động cơ. Giải thích?

GIẢI

Giải:

Trong vũ trụ, hầu như không có không khí và lực hấp dẫn rất nhỏ. Tàu không chịu lực tác dụng (hoặc hợp lực ≈ 0), nên theo định luật 1 Newton, tàu tiếp tục chuyển động với vận tốc không đổi mãi mãi.