Lực quán tính Trong ví dụ trên đối với người A - tức đối với hệ quy chiếu phi quán tính để định luật Newton có nghiệm đúng thì phải chấp nhận rằng: Ngoài hai lực thông thường là trọng lự[r]
(1)HỆ QUY CHIẾU PHI QUÁN TÍNH LỰC QUÁN TÍNH Tác giả: Nguyễn Tuấn – THPT Quảng Xương a./ Hệ quy chiếu quán tính và hệ quy chiếu không quán tính Xét lắc đơn đựoc treo trên trần toa xe toa xe chuyển động Để khảo sát tính chất động lực học lắc này ta sử dụng hai người quan sát Một là: Người A - đứng toa xe Hai là: Người B - Đứng bên bờ đường T A P B Khi xe đứng yên CĐTĐ A và B nhận thấy dây treo nặng có phương thẳng đứng và quản nặng đứng yên Điều này là hợp lý với các định luật Newton(Định luật I) vì đã có hai lực tác dụng lên nặng là cân nhau: Trọng lực P và lực căng T dây treo a N Fqt Fhl P A B Khi xe chuyển động có gia tốc hướng hình vẽ kinh nghiệm ta nhận thấy dây treo bị lệch với phương thẳng đứng này người A và B đã có mâu thuẩn: Người B - Bên đường thấy vật nặng chịu tác dụng hai lực là trọng lực P và lực căng T Hợp lực hai lực này có hướng trùng với hướng gia tốc toa xe Hợp lực này đã tạo cho vật nặng gia tốc chính gia tốc toa xe điều này phù hợp với định luật II newton (2) Người A - đứng toa xe thì thấy dây treo bị lệch hình A nghỉ rõ ràng vật chịu tác dụng hai lực là P và T, hai lực này không cân nên đáng nhẽ vật phải chuyển động có gia tốc vị trí cân ban đầu(vị trí xe chuyển động đứng yên - dây treo là thẳng đứng) Song thực tế vật đứng yên B B cho biểu động lực này trái với định luật II Newton hay nói cách khác định luật II NEWTON không còn đúng Với chúng ta người nghiên cứu tượng này dễ thấy: Người A - đứng xe người này quan sát nặng hệ quy chiếu gắn với xe Hệ quy chiếu này chuyển động với gia tốc là gia tốc xe Ta gọi đây là - Hệ quy chiếu có gia tốc hay hệ quy chiếu không quán tính Người B - Đứng yên trên bờ đường tức đứng yên trái đất để quan sát nặng - hệ quy chiếu mà người này dùng để khảo sát động lực nặng là hệ quy chiếu đứng yên trái đất - ta gọi là : Hệ quy chiếu quán tính(hệ quy chiếu CĐT Đ trái đất là hệ quy chiếu quán tính) Vậy: Trong hệ quy chiếu quán tính - định luật Newton có nghiệm đúng Trong hệ quy chiếu phi quán tính - định luật newton không có nghiệm đúng Cũng có thể định nghĩa: Hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu đứng yên chuyển động thẳng Hệ quy chiếu phi quán tính là hệ quy chiếu có gia tốc b Lực quán tính Trong ví dụ trên người A - tức hệ quy chiếu phi quán tính để định luật Newton có nghiệm đúng thì phải chấp nhận rằng: Ngoài hai lực thông thường là trọng lực P và lực căng T sợi dây vật còn chịu thêm lực gọi là Lực quán tính là Fqt Lực này có đặc điểm là: + Đặt lên nặng + Cân với hợp lực P và T => ⃗F qt=− ⃗F hl (1) Với hệ quy chiếu quán tính - hệ quy chiếu người B sử dụng ta có: ⃗F hl=⃗P + ⃗T =m ⃗a (2) Từ (1) và (2)=> ta có: ⃗F qt=−m ⃗a (3) Biểu thức (3) cho thấy lực quán tính hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc a có: + Hướng ngược với hướng véc tơ gia tốc HQC + Có độ lớn: Fqt = m.a Chú ý: 1./ Lực quán tính là lực tưởng tượng không có thật - gọi là lực ảo 2./ Một điều thú vị: Hệ quy chiếu quán tính thì không có lực quán tính Hệ quy chiếu không quán tính thì có lực quán tính (3)