Isaac Newton

✨Isaac Newton là một nhà toán học, nhà vật lý, nhà thiên văn học, nhà thần học nổi tiếng. Ông có những đóng góp to lớn trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong đó, 3 định luật Newton về chuyển động đã trở thành nền tảng của cơ học cổ điển, giúp giải thích các hiện tượng vật lý cơ bản mà chúng ta gặp trong cuộc sống hàng ngày. Trong bài viết này hãy cùng FPT Shop tìm hiểu chi tiết về định luật Newton là gì.

✨Đơn vị Newton là gì?

Newton (ký hiệu: N) là đơn vị đo lực trong hệ đo lường quốc tế (SI). Một Newton được định nghĩa là lực cần thiết để làm cho một vật có khối lượng 1 kilogram tăng tốc với gia tốc 1 mét trên giây bình phương. Đơn vị này được đặt theo tên của Isaac Newton – nhà khoa học vĩ đại đã phát minh ra 3 định luật về chuyển động, từ đó đặt nền móng cho cơ học cổ điển.

Ví dụ: Khi bạn đẩy một vật có khối lượng 1kg và làm nó tăng tốc 1m/s², lực bạn tác động lên vật đó chính là 1 Newton.

Công thức tính lực theo Newton là:

• F=ma

Trong đó:

• F: Lực (đơn vị Newton – N)
• m: Khối lượng (đơn vị kilogram – kg)
• a: Gia tốc (đơn vị mét trên giây bình phương – m/s²)

✨Định luật Newton là gì? Chi tiết 3 định luật Newton

Định luật Newton là các nguyên lý cơ bản trong vật lý mô tả mối quan hệ giữa lực và chuyển động của vật thể. Các định luật này giúp giải thích cách lực tác động vào vật thể và làm thay đổi trạng thái chuyển động của chúng. Newton đã phát triển ba định luật cơ bản, gọi là Ba định luật Newton, dưới đây là chi tiết từng định luật:

💥Nội dung định luật 1 Newton

Định luật I Newton, còn gọi là định luật quán tính, phát biểu rằng: Một vật sẽ tiếp tục ở trạng thái đứng yên hoặc di chuyển thẳng đều nếu không có lực nào tác dụng lên nó, hoặc khi tất cả các lực tác dụng lên vật có tổng bằng không.

Nói đơn giản, nếu không có lực nào tác động hoặc nếu các lực tác động bù trừ nhau hoàn toàn (tổng lực bằng 0), một vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, và một vật đang chuyển động sẽ tiếp tục di chuyển theo đường thẳng với vận tốc không đổi. Điều này giải thích rằng vận tốc của vật chỉ thay đổi khi có lực bên ngoài làm thay đổi trạng thái hiện tại của nó.

Cần lưu ý rằng lực không tạo ra chuyển động từ hư không, mà chức năng của lực là thay đổi trạng thái hiện có của vật, từ đứng yên sang chuyển động hoặc ngược lại.

Công thức: 

• F_hl= 0 => d_v/d_t= 0 ( trong đó: v là một hằng số)

Thí nghiệm chứng minh định luật I Newton

Thí nghiệm với máng nghiêng của Galileo đã giúp đặt nền móng cho định luật I Newton, qua việc minh chứng nguyên lý quán tính. Theo đó, Galileo đã tiến hành một thí nghiệm với hai chiếc máng nghiêng có bề mặt rất trơn, tương tự như một máng nước. Đầu tiên, ông thả một hòn bi lăn xuống từ đỉnh của máng nghiêng thứ nhất.

Sau khi lăn hết máng 1, hòn bi tiếp tục lăn ngược lên máng nghiêng thứ 2 và đạt đến một độ cao gần bằng với độ cao ban đầu. Khi Ga-li-lê giảm độ nghiêng của máng thứ 2, ông nhận thấy hòn bi lăn được một quãng đường dài hơn so với khi ở trên máng thứ nhất.

Giải thích:

Ga-li-lê cho rằng hòn bi không thể lăn lên độ cao ban đầu do có sự cản trở của ma sát. Ông dự đoán rằng, nếu hai máng nằm ngang và không có ma sát, hòn bi sẽ tiếp tục lăn với vận tốc không đổi, không bao giờ dừng lại.

Ứng dụng của định luật I Newton

Định luật I Newton giải thích tính quán tính của vật thể, nghĩa là một vật có xu hướng giữ nguyên trạng thái chuyển động hoặc đứng yên nếu không có lực bên ngoài tác động. Điều này giúp chúng ta hiểu vì sao vật thể luôn “bảo toàn” trạng thái ban đầu của mình.

Trong cuộc sống, định luật này được thấy rõ qua những trải nghiệm quen thuộc. Chẳng hạn, khi bạn đang ngồi trên xe ô tô, khi xe đột ngột tăng tốc, bạn sẽ bị kéo giật về phía sau vì cơ thể muốn duy trì trạng thái đứng yên. Ngược lại, nếu xe phanh gấp, bạn sẽ bị đẩy về phía trước do cơ thể vẫn muốn tiếp tục chuyển động. Tương tự, khi xe rẽ gấp, hành khách thường cảm nhận được lực đẩy sang hướng ngược lại.

💥Nội dung định luật 2 Newton là gì?

Định luật II Newton cho biết: Sự thay đổi động lượng của một vật tỉ lệ thuận với lực tác dụng lên nó và diễn ra theo cùng hướng. Nói một cách khác, khi lực được tác động lên một vật, vật sẽ có gia tốc theo cùng hướng với lực đó. Độ lớn của gia tốc này tỉ lệ thuận với cường độ của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

Công thức:

• a = F/m hay F = m.a (a và F là đại lượng vectơ)

Trong đó:

• Vectơ F: là tổng các lực bên ngoài tác dụng lên vật, đơn vị đo là Newton (N).
• Vectơ a: biểu diễn gia tốc của vật, với đơn vị là mét trên giây bình phương (m/s²).
• M: khối lượng của vật, đơn vị đo là kilogam (kg).

Lưu ý: Nếu có nhiều lực tác dụng đồng thời lên vật, chẳng hạn như các lực F₁, F₂,…, Fn, thì F chính là hợp lực được tính bằng:

Công thức:

• F=F1 +F2 +F3 +…+Fn

Các đại lượng F ở đây đều là các vectơ, vì vậy cần xem xét cả độ lớn lẫn hướng khi cộng các lực này.

Khối lượng và các tính chất:

Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của một vật. Khối lượng còn là thước đo cho biết khả năng chống lại sự thay đổi chuyển động của vật đó.

Khối lượng có tính cộng: Tổng khối lượng của nhiều vật bằng tổng khối lượng của từng vật cộng lại.

Khối lượng là một đại lượng vô hướng, có giá trị dương và không thay đổi đối với mỗi vật, bất kể vị trí hay trạng thái của nó.

Trọng lực và trọng lượng:

Trọng lực là lực mà Trái Đất tác dụng lên một vật, khiến vật đó có gia tốc rơi tự do. Trọng lực được ký hiệu là vectơ P. Đặc điểm của trọng lực:

Ở gần mặt đất, trọng lực có phương thẳng đứng và chiều từ trên xuống dưới.

Trọng lực tác dụng lên vật tại một điểm gọi là trọng tâm của vật.

Trọng lượng là độ lớn của lực trọng lực tác dụng lên vật, cũng được ký hiệu là P. Để xác định trọng lượng của một vật, người ta sử dụng lực kế. Công thức tính trọng lượng:

Công thức: 

• P=m×g

Trong đó:

• P là trọng lượng (Newton)
• m là khối lượng của vật (kg)
• g là gia tốc trọng trường (thường lấy giá trị 9,8 m/s² gần mặt đất).

Ứng dụng của định luật II Newton

Ứng dụng của Định luật II Newton giúp chúng ta hiểu rõ hơn về khái niệm lực và cách mà gia tốc, hợp lực, và khối lượng có mối quan hệ với nhau. Từ mối quan hệ này, ta có thể ứng dụng vào thực tế, như việc giảm ma sát trong các hệ thống cơ khí hay thiết kế máy móc kết hợp cảm biến gia tốc và thiết bị có khối lượng phù hợp để đạt hiệu quả cao hơn.

Ví dụ, trong lĩnh vực sản xuất xe đua, các nhà sản xuất áp dụng định luật II Newton giúp tính toán lực tác động cần thiết để đạt gia tốc tối ưu, đồng thời tối ưu hóa khối lượng xe nhằm giảm lực cản và tăng hiệu suất.

💥Nội dung định luật III Newton

Định luật III Newton khẳng định: Mọi lực tác dụng đều có một lực phản tác dụng có cùng độ lớn nhưng ngược chiều. Nói cách khác, khi hai vật tương tác, các lực mà chúng tác dụng lên nhau luôn là một cặp lực có cùng phương, có độ lớn như nhau, nhưng chiều ngược nhau và điểm đặt khác biệt.

Công thức:

• F_ab=-F_ab (đại lượng vectơ)

Ứng dụng của định luật III Newton

Định luật III Newton chỉ ra rằng lực không tồn tại một mình, mà luôn xuất hiện thành từng cặp: lực và phản lực. Những lực này chỉ xuất hiện khi có sự tương tác giữa hai hoặc nhiều vật.

Ví dụ đơn giản: Khi bạn đập một quả bóng vào tường, quả bóng tác dụng một lực ép lên bề mặt tường. Theo định luật này, tường sẽ đáp lại bằng một phản lực có cùng độ lớn nhưng ngược chiều, khiến quả bóng bật ngược lại.

✨Lời kết

Trên đây đã tổng hợp đầy đủ kiến thức để giải đáp chi tiết về định luật Newton là gì. Các định luật của Newton không chỉ đóng vai trò quan trọng trong môn Vật lý, mà còn giúp chúng ta dễ dàng lý giải nhiều hiện tượng xảy ra trong đời sống hàng ngày.