3. Bài 3. Ba định luật Newton về chuyển động

>> Xem chi tiết: Lí thuyết Bài 3 Ba định luật Newton về chuyển động - Vật lí 10

1. Mở đầu

Ta đã biết rằng nếu một vật bị biến đổi chuyển động (có gia tốc) thì phải có lực tác dụng lên nó. Điều này khá dễ hình dung khi ta tác dụng lực lên xe đẩy thì xe tăng tốc. Khi ngừng đẩy, xe sẽ chuyển động như thế nào?

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế.

Lời giải chi tiết:

Khi ngừng đẩy xe vẫn tiếp tục chuyển động thêm một đoạn rồi mới dừng lại.

2. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Phương pháp giải:

Vật sẽ đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều mãi mãi trừ khi có hợp lực khác không tác dụng lên vật.

Lời giải chi tiết:

Một vật đang chuyển động không cần lực để giữ cho nó tiếp tục chuyển động.

1. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Hãy giải thích vì sao khi xe phanh gấp thì người ngồi trên ô tô bị nghiêng về phía trước và nêu ý nghĩa của việc đeo dây an toàn khi ngồi trên ô tô.

Phương pháp giải:

Các vật đều không thể ngay lập tức thay đổi vận tốc mà luôn có xu hướng duy trì trạng thái chuyển động hay đứng yên đang có.

Lời giải chi tiết:

Khi người đang ngồi trên xe và xe đang chuyển động về phía trước thì người có xu hướng đang chuyển động về phía trước cùng xe. Nếu phanh gấp, xe dừng lại nhưng người không kịp dừng lại theo xe. Do đó, theo quán tính người trên xe bị xô về phía trước.

2. Luyện tập

Vận dụng mối liên hệ ở phương trình (1) để giải thích các hiện tượng sau:

a) Xe đua thường có khối lượng nhỏ.

b) Người chơi quần vợt muốn bóng chuyển động thật nhanh để ghi điểm thì đánh càng mạnh.

c) Hãy giải thích lí do tốc độ giới hạn quy định cho xe tải thường nhỏ hơn của xe con.

Phương pháp giải:

Dựa vào phương trình:

\(a = \frac{F}{m}\) hay \(F = ma\)     (1)

Lời giải chi tiết:

a) Do gia tốc tỉ lệ nghịch với khối lượng nên xe đua có khối lượng càng nhỏ thì gia tốc sẽ càng lớn giúp dễ dàng thay đổi tốc độ hơn => xe chuyển động nhanh hơn.

b) Do lực tác dụng và gia tốc tỉ lệ thuận với nhau nên muốn tăng gia tốc thì phải tăng lực tác dụng => Muốn bóng chuyển động nhanh thì đánh càng mạnh.

c) Gọi khối lượng của xe tải là m₁; khối lượng của xe con là m₂.

Dưới tác dụng của cùng một lực F, ta có:

\(\left\{ \begin{array}{l}{m_1} = \frac{F}{{{a_1}}}\\{m_2} = \frac{F}{{{a_2}}}\end{array} \right.\)  (1)

Mà \({m_1} > {m_2}\)           (2)

Từ (1) và (2) suy ra: \({a_1} < {a_2}\)

Do đó, tốc độ giới hạn quy định cho xe tải thường nhỏ hơn của xe con.

1. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Phương pháp giải:

Phân tích các lực tác dụng để biểu diễn.

Lời giải chi tiết:

- Khi chưa bung dù:

- Khi dù đã bung ra:

2. Luyện tập

Một vật rơi xuống, khi va chạm với mặt đất thì giảm tốc độ đột ngột về không trong khoảng thời gian rất ngắn.

a) Hãy xác định hướng của hợp lực tác dụng lên vật khi va chạm với mặt đất.

b) Hãy giải thích vì sao một cốc thủy tinh nếu rơi xuống đệm cao su thì không bị vỡ như khi rơi xuống mặt sàn cứng. Biết thời gian nếu cốc va chạm với mặt sàn cứng là 0,01 giây, thời gian nếu cốc va chạm với đệm cao su là 0,20 giây.

Phương pháp giải:

Dựa vào định luật II Newton:

Với một vật có khối lượng không đổi, gia tốc của nó tỉ lệ thuận với độ lớn và có cùng hướng với hợp lực tác dụng lên vật.

Lời giải chi tiết:

a) Hợp lực cùng hướng với trọng lực, hướng thẳng đứng xuống dưới.

b) Do thời gian va chạm với mặt sàn cứng nhanh hơn rất nhiều lần so với khi va cham với đệm cao su. Thời gian va chạm ngắn => vận tốc nhanh => lực tác dụng mạnh làm cốc vỡ. Còn khi va chạm với đệm cao su, thời gian va chạm dài để cho cốc kịp thay đổi vận tốc nên cốc không bị vỡ.

1. Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Hãy biểu diễn cặp lực – phản lực giữa hai cực từ gần nhau của hai nam châm ở hình 3.3.

Phương pháp giải:

Khi hai vật tương tác, mỗi vật tác dụng một lực lên vật kia, hai lực này ngược hướng và có độ lớn bằng nhau.

Lời giải chi tiết:

Biểu diễn cặp lực và phản lực:

2. Luyện tập

Hãy chỉ ra cặp vật tương tác và hướng của lực tương tác giữa chúng trong các trường hợp sau:

a) Khi đóng đinh, tay ta cảm nhận được lực dội lại.

b) Bóng đập vào tường bị bật ra.

c) Chân ta đạp vào mặt đất để bước đi.

d) Quả bóng bay bơm căng được thả ra khi không buộc kín thì sẽ bay vụt đi.

Phương pháp giải:

Sử dụng định luật III Newton:

Khi hai vật tương tác, mỗi vật tác dụng một lực lên vật kia, hai lực này ngược hướng và có độ lớn bằng nhau.

Lời giải chi tiết:

a)

- Cặp vật tương tác: búa - đinh

- Hướng lực tương tác: ngược nhau

b)

- Cặp vật tương tác: bóng – tường

- Hướng lực tương tác: ngược nhau

c)

- Cặp vật tương tác: bàn chân – mặt đất

- Hướng lực tác dụng: ngược nhau

d)

- Cặp vật tương tác: quả bóng bay – không khí

- Hướng lực tương tác: ngược nhau