Vật lí 10 Bài 14–16: Ba định luật Newton
Học liệu bổ trợ gộp Bài 14: Định luật 1 Newton, Bài 15: Định luật 2 Newton và Bài 16: Định luật 3 Newton. Các ví dụ có liên quan Bài 20; chưa có bài riêng cho Bài 20.
Mục tiêu và kiến thức nền
Liên hệ hợp lực với gia tốc; phân biệt cặp lực tương tác với cặp lực cân bằng.
Chuẩn bị: đọc đơn vị, đổi đơn vị SI và tính toán với số, vectơ đơn giản.
Quán tính và định luật I
Trong hệ quy chiếu quán tính, vật giữ trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều nếu hợp lực bằng không. Vật không cần một lực cùng chiều chuyển động để duy trì vận tốc không đổi. Quán tính là xu hướng bảo toàn trạng thái chuyển động; khối lượng đặc trưng mức quán tính.
Định luật II: hợp lực gây gia tốc
Gia tốc cùng hướng hợp lực và có độ lớn bằng hợp lực chia khối lượng. F ở công thức là hợp lực, không nhất thiết là lực kéo. Quy trình: chọn vật, vẽ lực, chọn trục, chiếu phương trình vectơ lên trục, giải và kiểm đơn vị. Đơn vị newton thỏa 1 N = 1 kg·m/s².
Định luật III: hai vật tương tác
Nếu A tác dụng lên B một lực, B tác dụng lên A lực cùng độ lớn, cùng phương, ngược chiều. Hai lực đặt lên hai vật khác nhau nên không triệt tiêu trên sơ đồ lực của một vật. Cặp trọng lực và lực đỡ của bàn không phải cặp lực theo định luật III, dù có thể cân bằng khi sách đứng yên.
Công thức và điều kiện áp dụng
Ví dụ có lời giải
Ví dụ 1. Có lực cản
Xe khối lượng 2 kg chịu lực kéo ngang 10 N và lực cản 4 N. Hợp lực = 6 N; a = 6/2 = 3 m/s² theo chiều kéo. Không lấy 10/2 vì đã bỏ sót lực cản.
Ví dụ 2. Hai xe tương tác
Hai xe có khối lượng 1 kg và 2 kg đẩy nhau bằng lực 4 N. Gia tốc có độ lớn lần lượt 4 m/s² và 2 m/s², ngược chiều. Lực bằng nhau không có nghĩa gia tốc bằng nhau.
Lỗi thường gặp
- Dùng hợp lực chứ không chỉ lực kéo.
- Hai lực III Newton đặt lên hai vật khác nhau.
- Vận tốc và hợp lực không bắt buộc cùng hướng.
Tự kiểm tra và vận dụng
Thử trả lời trước khi mở lời giải. Để nhập đáp án, làm từng ý đúng/sai và luyện cả chủ đề, chọn bộ luyện ở cuối bài.
Câu 1. Vật 2 kg có hợp lực 6 N. Gia tốc là
Xem đáp án và lời giải
Đáp án B. a = F/m = 6/2 = 3 m/s².
Câu 2. Vật 5 kg có gia tốc 2 m/s². Hợp lực có độ lớn bao nhiêu N?
Xem đáp án và lời giải
Đáp án: 10. F = ma = 5×2 = 10 N.
Câu 3. Hai vật A và B tương tác.
- Lực A tác dụng B và B tác dụng A bằng nhau về độ lớn.
- Hai lực đó đặt lên cùng một vật.
- Gia tốc của hai vật luôn bằng nhau.
- Hai lực đó ngược chiều.
Xem đáp án và lời giải
a) Đúng theo định luật III. b) Sai: đặt lên hai vật. c) Sai: còn phụ thuộc khối lượng. d) Đúng.
Câu 4. Vật 4 kg trên mặt ngang chịu lực kéo 20 N và cản 8 N ngược chiều. Tính a.
Xem đáp án và lời giải
Chọn chiều kéo dương. ΣFₓ = 20 − 8 = 12 N. a = 12/4 = 3 m/s². Các lực đứng cân bằng nếu vật không gia tốc theo phương đứng.
Câu 5. Một xe đang chuyển động thẳng đều. Có thể kết luận không có lực nào tác dụng không?
Xem đáp án và lời giải
Không. Chỉ kết luận hợp lực bằng 0 trong hệ quy chiếu quán tính. Trọng lực và lực đỡ có thể cân bằng; lực kéo và cản cũng có thể cân bằng.
Câu 6. Người đẩy tường thấy tay bị ép. Xác định cặp lực theo định luật III.
Xem đáp án và lời giải
Tay tác dụng lực lên tường; tường tác dụng lực lên tay. Hai lực bằng độ lớn, ngược chiều, đặt lên tường và tay, không phải hai lực cùng đặt lên tay.
Sơ đồ ghi nhớ
- I: giữ vận tốc khi ΣF = 0
- II: ΣF = ma
- III: lực tương tác đối nhau
- Chọn vật rồi mới vẽ lực
Học tiếp và luyện tập
Biên soạn: Gia Sư SV.