3.1.2.1. Định luật 1 (Định luật quỏn tớnh)
Chất điểm khụng chịu tỏc dụng của lực nào sẽ đứng yờn hoặc chuyển động thẳng đều.
Trạng thỏi đứng yờn hoặc chuyển động thẳng đều của chất điểm gọi là trạng thỏi quỏn tớnh của nú.
85
điểm như vậy gọi là chất điểm cụ lập) thỡ nú cú trạng thỏi quỏn tớnh. Núi khỏc đi, chất điểm cụ lập sẽ bảo toàn trạng thỏi quỏn tớnh của mỡnh cho đến khi chưa cú lực tỏc dụng buộc nú thay đổi trạng thỏi chuyển động. Bằng cỏch như vậy định luật quỏn tớnh khụng những cho một tiờu chuẩn về hệ quy chiếu quỏn tớnh mà cũn phỏt hiện và khẳng định lực là nguyờn nhõn duy nhất làm biến đổi trạng thỏi chuyển động của chất điểm. Do đú, định luật quỏn tớnh là một trong những phỏt minh vĩ đại của con người.
3.1.2.2. Định luật 2 (Định luật cơ bản của động lực học)
Trong hệ quy chiếu quỏn tớnh, dưới tỏc dụng của lực chất điểm chuyển động với gia tốc cú cựng hướng với lực và cú giỏ trị tỷ lệ với cường độ của lực (Hỡnh 3.1)
Như vậy định luật thứ hai được biểu thị bằng hệ thức:
F ma (3.2)
Trong đú hệ số tỷ lệ m cú giỏ trị khụng đổi, là số đo quỏn tớnh của chuyển động, được gọi là khối lượng của chuyển động. Định luật thứ hai thiết lập mối quan hệ về số lượng giữa lực tỏc dụng và gia tốc mà chất điểm thu được dưới tỏc dụng của lực đú.
Đẳng thức (3.2) cũn được gọi là phương trỡnh cơ bản của động lực học. Từ (3.2) khi F 0
ta cú a0 tức v hằng vộc tơ (bao gồm cả trường hợp 0
v ), tức chất điểm cụ lập sẽ cú trạng thỏi quỏn tớnh. Tuy nhiờn từ đú khụng thể núi rằng định luật thứ nhất là hệ quả của định luật thứ hai, bởi vỡ như trờn đó nờu, định luật thứ nhất cho một tiờu chuẩn về hệ quy chiếu quỏn tớnh mà trong đú định luật thứ hai được thiết lập.
Khi viết (3.2) cho chất điểm rơi tự do trong trọng trường, ta cú:
P = mg (3.3)
Đẳng thức (3.3) thiết lập mối quan hệ giữa trọng lượng và khối lượng của chất điểm.
3.1.2.3. Định luật 3 (Định luật tỏc dụng và phản tỏc dụng)
Cỏc lực tỏc dụng tương hỗ giữa hai chất điểm cú cựng đường tỏc dụng, ngược chiều và cựng cường độ.
Cần lưu ý rằng hai lực tỏc dụng tương hỗ giữa hai chất điểm khụng phải là cặp lực cõn bằng vỡ chỳng đặt vào hai chất điểm khỏc nhau. Định luật thứ 3 khụng liờn quan đến cỏc yếu tố động học nờn nú đỳng với hệ quy chiếu bất kỳ.
Giỏ trị đặc biệt của định luật 3 cũn ở chỗ nú mụ tả tương tỏc giữa hai điểm và do đú cho khả năng khảo sỏt động lực học cơ hệ.
Theo định luật 3, hệ nội lực sẽ gồm cỏc lực từng đụi một trực đối nhau. Do đú, suy ra tớnh chất của hệ nội lực: Vộc tơ chớnh và mụ men chớnh của hệ nội lực đối với một điểm bất kỳ luụn luụn triệt tiờu, tức là:
a F v
M
86 ' i 0 k i F R và ( ) 0 i k O i O m F m (3.4)
Tuy nhiờn, như đó lưu ý ở trờn, hệ nội lực khụng phải là hệ lực cõn bằng.
3.1.2.4. Định luật 4 (Định luật về tớnh độc lập tỏc dụng của cỏc lực)
Dưới tỏc dụng đồng thời của một số lực, chất điểm cú gia tốc bằng tổng hỡnh học cỏc gia tốc mà chất điểm cú được khi mỗi lực tỏc dụng riờng biệt.
Giả sử chất điểm cú khối lượng m chịu tỏc dụng cỏc lực F F Fn
,..., , 2
1 . Theo định luật thứ 4 và ỏp dụng định luật thứ 2, chất điểm chuyển động với gia tốc a được tớnh theo cụng thức: n k k m F a 1 Do đú: n k k F a m 1 (3.5)
Điều đú cú nghĩa là dưới tỏc dụng của cỏc lực F F Fn
,..., , 2
1 chất điểm sẽ chuyển động với gia tốc thoả món định luật thứ 2, trong đú lực tỏc dụng lờn chất điểm là hợp lực của hệ lực F F Fn
,..., , 2
1 . Núi khỏc đi, trong động lực học chất điểm cho phộp sử dụng quy tắc hỡnh bỡnh hành lực đó nờu trong tĩnh học.
3.1.2.5. Định luật 5 (Định luật giải phúng liờn kết)
Chất điểm khụng tự do (tức chất điểm chịu liờn kết) cú thể được xem như chất điểm tự do bằng cỏch giải phúng nú khỏi liờn kết và thay thế liờn kết đú bằng phản lực liờn kết.
Định luật thứ 5 cho phộp ỏp dụng bốn định luật đó nờu trờn, chỳng được phỏt biểu đối với chất điểm tự do, cho động lực học chất điểm khụng tự do.