Các Vật Chống Lại Sự Thay Đổi

Định Luật Thứ Nhất Của Newton

Một vật ở trạng thái đứng yên sẽ ở đứng yên, và một vật chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động với cùng một tốc độ và cùng một hướng — trừ khi bị tác dụng bởi một lực không cân bằng.

Tính chất này được gọi là quán tính. Mọi thứ trong vũ trụ chống lại sự thay đổi chuyển động của nó.

Một cuốn sách nằm trên bàn sẽ nằm đó mãi mãi trừ khi cái gì đó đẩy nó. Một cây gậy khúc côn cầu trượt trên băng không ma sát sẽ trượt mãi mãi theo đường thẳng trừ khi cái gì đó dừng nó lại.

Điều này là cách mạng. Trước Newton, mọi người cho rằng các vật tự nhiên chậm lại. Newton nhận ra rằng chậm lại không phải là tự nhiên — nó chỉ xảy ra vì các lực như ma sát và sức cản không khí.

Quán Tính Trong Cuộc Sống Hàng Ngày

Bạn Trải Qua Quán Tính Mỗi Ngày

Dây an toàn tồn tại vì quán tính. Khi một chiếc ô tô dừng đột ngột, bạn không dừng lại cùng chiếc ô tô — cơ thể bạn tiếp tục chuyển động về phía trước với tốc độ ban đầu của ô tô. Dây an toàn là lực không cân bằng dừng bạn lại.

Trò khéo léo với khăn trải bàn hoạt động vì quán tính. Các đĩa ở trạng thái đứng yên và chống lại bị di chuyển. Nếu bạn kéo khăn nhanh chóng, ma sát không có đủ thời gian để tăng tốc các đĩa, và chúng ở lại chỗ cũ.

Một quả bóng đá trên mặt đất ở đó hoàn toàn tĩnh cho đến khi ai đó đá nó. Nó không có mong muốn chuyển động, không có xu hướng chuyển động. Nó hoàn toàn vô tư.

Lực Bằng Khối Lượng Nhân Gia Tốc

Định Luật Thứ Hai Của Newton

Lực bằng khối lượng nhân gia tốc: F = ma

Đây là phương trình hữu ích nhất trong tất cả vật lý. Nó cho bạn biết ba điều cùng một lúc:

1. Càng nhiều lực bạn áp dụng trên một vật, nó gia tốc càng nhiều (tăng tốc, giảm tốc hoặc thay đổi hướng).

2. Càng nhiều khối lượng một vật có, nó gia tốc càng ít với lực tương tự.

3. Nếu bạn biết hai trong ba giá trị — lực, khối lượng hoặc gia tốc — bạn có thể tính giá trị thứ ba.

Khối lượng là lượng vật chất mà một vật chứa đựng. Nó được đo bằng kilôgam.

Gia tốc là tốc độ tại đó vận tốc thay đổi. Nó được đo bằng mét trên giây bình phương (m/s²).

Lực được đo bằng Newton (N) — có, đơn vị được đặt tên theo ông.

Áp Dụng F = ma

Đẩy Giỏ Hàng

Hãy suy nghĩ về tình huống này: bạn đang ở một cửa hàng tạp hóa. Bạn đẩy một chiếc giỏ hàng trống, và nó lăn dễ dàng. Sau đó bạn đổ đầy giỏ những hàng tạp hóa nặng và đẩy với lực tương tự.

Mỗi Tác Dụng Đều Có Một Phản Tác Dụng Bằng Nhau và Ngược Lại

Định Luật Thứ Ba Của Newton

Mỗi tác dụng đều có một phản tác dụng bằng nhau và ngược lại.

Điều này có nghĩa là các lực luôn đi kèm theo từng cặp. Bạn không thể đẩy mà không bị đẩy lại.

Khi bạn bước đi, chân bạn đẩy lên mặt đất phía sau, và mặt đất đẩy bạn phía trước. Lực đẩy phía trước này là điều di chuyển bạn.

Khi một tên lửa phóng, nó không đẩy lên mặt đất hay không khí. Nó ném khí nóng xuống với tốc độ to lớn, và khí đẩy lại tên lửa với lực bằng nhau — hướng lên trên.

Khi bạn bơi, tay bạn đẩy nước phía sau, và nước đẩy bạn phía trước.

Các lực luôn bằng nhau về kích thước và ngược chiều nhau. Luôn luôn.

Nhảy Trên Trái Đất

Một Câu Hỏi Làm Theo Trí Tưởng Tượng

Khi bạn nhảy, chân bạn đẩy xuống Trái Đất. Theo Định Luật Thứ Ba Của Newton, Trái Đất đẩy bạn lên với lực bằng nhau — đó là điều phóng bạn vào không khí.

Nhưng đây là phần lạ: nếu bạn đẩy xuống Trái Đất, và Trái Đất đẩy bạn lên, thì các lực bằng nhau. Bạn bay lên. Vì vậy Trái Đất sẽ di chuyển xuống.

Quy Luật Hấp Dẫn Phổ Quát

Định Luật Hấp Dẫn Phổ Quát Của Newton

Newton nhận ra rằng lực tương tự làm cho một quả táo rơi từ một cây là lực tương tự giữ cho Mặt Trăng quay quanh Trái Đất.

Mỗi vật có khối lượng lôi cuốn từng vật khác có khối lượng. Độ mạnh của lực hút phụ thuộc vào hai điều:

1. Khối lượng: các vật có khối lượng lớn hơn kéo mạnh hơn.

2. Khoảng cách: các vật ở xa nhau kéo yếu hơn. Lực giảm đi theo bình phương khoảng cách — gấp đôi khoảng cách có nghĩa là một phần tư lực kéo.

Trọng Lượng vs. Khối Lượng

Khối lượng là lượng vật chất trong bạn. Nó không thay đổi dù bạn ở đâu.

Trọng lượng là lực của trọng lực kéo vào khối lượng của bạn. Nó thay đổi tùy thuộc vào bạn ở đâu.

Trên Mặt Trăng, bạn có khối lượng tương tự nhưng trọng lượng bằng một phần sáu, vì trọng lực của Mặt Trăng yếu hơn.

Tại Sao Mặt Trăng Không Rơi?

Nó đang rơi — liên tục. Nhưng nó cũng chuyển động sang một bên quá nhanh để khi nó rơi một chút, bề mặt Trái Đất đã cong ra dưới nó. Nó tiếp tục rơi và tiếp tục bỏ lỡ. Đó là quỹ đạo: rơi và bỏ lỡ mặt đất mãi mãi.

Không Trọng Lượng Nhưng Không Phải Không Có Trọng Lực

Câu Đố Của Trạm Vũ Trụ

Các phi hành gia trên Trạm Vũ Trụ Quốc Tế trôi nổi như thể họ không có trọng lượng. Bạn có lẽ đã thấy những video — họ nhào lộn, nước tạo thành những đốm nổi, và không có gì rơi.

Dưới đây là thực tế ngạc nhiên: ISS quay quanh khoảng 400 km phía trên Trái Đất. Ở độ cao đó, trọng lực vẫn mạnh khoảng 90% như nó nằm trên bề mặt.

Các Định Luật Newton Trong Thế Giới Thực

Lực Trong Kỹ Thuật và Thể Thao

Mỗi cấu trúc, phương tiện và môn thể thao trên Trái Đất tuân theo các định luật Newton.

Cây cầu phải cân bằng tất cả các lực để ở yên (Định Luật Thứ Nhất). Các kỹ sư tính toán trọng lượng của giao thông (Định Luật Thứ Hai) và đảm bảo mỗi hỗ trợ đẩy lại với lực bằng nhau (Định Luật Thứ Ba).

Tên lửa hoạt động hoàn toàn bằng Định Luật Thứ Ba — ném khối lượng theo một hướng để tăng tốc theo hướng khác. Không có không khí để đẩy lại trong không gian. Khí thoát thải đi xuống; tên lửa đi lên.

Thể thao là vật lý ứng dụng. Một cây gậy bóng chày truyền lực đến một quả bóng (Định Luật Thứ Hai). Một vận động viên tốc độ đẩy lên các khối bắt đầu và các khối đẩy họ phía trước (Định Luật Thứ Ba). Một cây gậy khúc côn cầu trượt trên băng với ma sát tối thiểu, chứng minh Định Luật Thứ Nhất.

Mỗi khi một kỹ sư thiết kế một chiếc ô tô, một cây cầu hoặc một tàu vũ trụ, họ đang giải các phương trình của Newton.

Vật Lý Trong Môn Thể Thao Yêu Thích Của Bạn

Lượt Của Bạn

Bây giờ áp dụng những gì bạn đã học.