Newton's First Law of Motion Concepts

Giờ ta đã biết Định luật 1 Niu tơn,

hãy giải một câu đố nhỏ.

Và tôi muốn các bạn tìm

phát biểu đúng trong số các phát biểu sau.

Thứ nhất, "Nếu hợp lực tác dụng lên một

vật bằng 0 thì vận tốc của vật không đổi".

Thật thú vị.

Thứ hai, "Lực không cân bằng tác dụng lên

vật sẽ luôn tác động đến vận tốc của vật".

Tiếp tục là một phát biểu thú vị.

Thứ ba, "Lý do mà

các vật ban đầu chuyển động có xu hướng

đứng yên trong đời sống hằng ngày vì chúng

chịu tác động của các lực không cân bằng".

và thứ tư, "Lực không cân bằng tác dụng

lên một vật luôn làm vật đổi chiều."

Giờ tôi sẽ để các bạn suy nghĩ.

Hãy xem xét từng phát biểu một.

Phát biểu đầu tiên ở ngay đây,

"Nếu hợp lực tác dụng lên một vật

bằng 0 thì vận tốc của vật không đổi".

Điều này hoàn toàn đúng.

Đây thậm chí là một cách

diễn giải khác của Định luật 1 Niu tơn.

Nếu tôi có một vật thể đang chuyển động

trong không gian với một vận tốc nào đó,

thì nó có thể di chuyển với tốc độ nào đó,

theo hướng nào đó và có thể là không gian sâu thẳm.

Để rõ hơn, ta có thể hình dung

không có tác động của lực hấp dẫn.

Sẽ luôn có những tương tác cực nhỏ,

nhưng ta cứ cho là lực hấp dẫn bằng 0.

Nó hoàn toàn không va vào bất kỳ vật gì

trong môi trường chân không tuyệt đối.

Vật sẽ chuyển động mãi mãi.

Vận tốc của vật không đổi.

Tốc độ và hướng của vật cũng không đổi.

Vậy nên phát biểu này hoàn toàn đúng.

Phát biểu số hai "Lực không cân bằng tác

dụng lên vật sẽ luôn tác động đến vận tốc của vật".

Và từ khóa ngay đây là "tốc độ".

Nếu viết "tác động lên vận tốc của vật"

thì phát biểu này đúng.

Một lực không cân bằng tác động lên vật

sẽ luôn tác động lên vận tốc của vật.

Điều này là đúng.

Nhưng ta viết là "tốc độ".

Tốc độ là độ lớn của vận tốc.

Nó không có hướng.

Và để biết tại sao phát biểu thứ hai sai,

bạn cần nghĩ đến một vài thứ.

Chúng tôi sẽ làm nhiều video về hướng

của gia tốc hướng tâm và

lực hướng tâm bên ngoài, bên trong

nếu hiện tại bạn vẫn chưa hiểu chúng.

Hãy tưởng tượng ta nhìn sân trượt băng từ trên cao.

và bạn là vận động viên trượt băng.

Đây là đầu của vận động viên.

Và họ đang di chuyển theo hướng này.

Bây giờ hãy tưởng tượng ngay lúc đó,

họ lấy một sợi dây được đóng vào một cái cọc

trong sân trượt băng ngay đằng kia.

Ta nhìn mọi thứ từ trên cao và ngay đây

là sợi dây.

Bây giờ điều gì sẽ xảy ra?

Vận động viên đang di chuyển.

Hướng của họ đang thay đổi.

Họ có thể giữ sợi dây

và miễn là họ giữ sợi dây,

Họ sẽ tiếp tục di chuyển đến tâm.

Và khi họ rời khỏi sợi dây,

họ sẽ bắt đầu di chuyển theo các hướng mà

họ đang di chuyển khi họ buông tay.

Họ sẽ tiếp tục di chuyển theo hướng đó.

Và nếu ta giả định rằng ma sát từ

sân trượt băng cực nhỏ,

họ sẽ di chuyển với tốc độ bằng nhau.

Nên lực hướng tâm, lực căng từ dây kéo

các vận động viên trong tình huống này

sẽ chỉ thay đổi hướng của vận động viên.

Lực không cân bằng sẽ không

tác dụng lên tốc độ của vật.

Điều này vẫn thường diễn ra.

Nhưng trong tình huống này, nó sẽ chỉ

tác động lên hướng của vận động viên.

Một tình huống khác tương tự, một lần nữa,

điều này liên quan đến gia tốc hướng tâm,

lực hướng tâm, gia tốc hướng tâm bên trong

là một vệ tinh quỹ đạo hoặc bất kỳ vật thể nào trên quỹ đạo.

Nên nếu nó là một hành tinh, và một trong

các mặt trăng của hành tình ngay đây,

nó nằm trên quỹ đạo là do lực hấp dẫn

làm vật đổi hướng

nhưng không thay đổi tốc độ.

Tốc độ của nó là tốc độ chính xác.

Tốc độ của nó ở ngay đây.

Nếu hành tinh không ở đây, nó sẽ cứ

di chuyển theo hướng đó mãi mãi.

Nhưng hành tinh nằm ở ngay đây,

và có một lực hấp dẫn hướng tâm.

Ta sẽ nói nhiều hơn về lực hấp dẫn sau.

Lực hấp dẫn hướng tâm này sẽ gia tốc

vật thể hướng vào trong khi di chuyển.

Sau nhiều khoảng thời gian,

véc tơ vận tốc của nó, nếu bạn

cộng vận tốc trước đó với độ thay đổi

véc tơ vận tốc mới của nó.

Sau khi nó di chuyển một chút, véc tơ

vận tốc sẽ trông như vầy.

Nó di chuyển với tốc độ chính xác

để lực hấp dẫn luôn ở một góc chính xác

đến quỹ đạo của nó.

Đó là tốc độ chính xác để nó không đi vào

không gian sâu và lao xuống trái đất.

Tôi sẽ nói chi tiết hơn.

Nhưng câu trả lời là, lực cân bằng tác

động lên vật luôn tác động lên vận tốc của vật.

Có thể là tốc độ, hướng hoặc

cả hai nhưng không phải lúc nào cũng vậy.

Có thể chỉ là tốc độ hoặc chỉ là hướng.

Nên đây là phát biểu sai.

Bây giờ là phát biểu thứ ba, "Lý do

các vật chuyển động ban đầu có xu hướng

đứng yên trong cuộc sống hằng ngày"

là chúng bị tác động bởi lực không cân bằng.

Điều này hoàn toàn đúng.

Và đây là ví dụ.

Nếu tôi lấy một vật, nếu lấy quyển sách

và tôi trượt nó trên mặt bàn.

Lý do mà đến cuối nó dừng lại là

vì có lực ma sát không cân bằng giữa

bề mặt sách

và mặt bàn.

Nếu tôi đang ở trong bể bơi hoặc kể cả

khi không có dòng điện nào trong bể,

và nếu tôi cố đẩy một vật vào nước

vật đó cuối cùng cũng sẽ dừng lại

vì lực cản của nước.

Nó đang cung cấp một lực không cân bằng

theo hướng ngược với chuyển động của nó.

Đó là điều khiến vật chậm lại.

Nên trong cuộc sống hằng ngày, lý do

ta không thấy vật chuyển động mãi mãi

vì có lực ma sát, lực cản của

không khí hoặc lực ma sát với các bề mặt.

Phát biểu cuối cùng, "Một lực không cân

bằng tác động lên vật luôn thay đổi hướng của vật".

Điều này dường như là dễ thấy nhất.

Ta luôn gặp tình huống này.

Tôi có một khối ở ngay đây,

và nó đang di chuyển với vận tốc

năm mét trên giây theo hướng đó.

Nếu tôi cho một lực không cân bằng

cùng hướng, và lực mà tôi có ở ngay đây.

Nếu tôi dùng nó theo cùng hướng,

tôi sẽ gia tốc nó theo cùng hướng đó.

Vì thế tôi không thay đổi nó.

Nếu tôi làm ngược lại, tôi sẽ giảm tốc nó

nhưng cũng không thay đổi hướng của nó.

Tôi có thể thay đổi hướng của nó như vầy

nhưng tôi không nhất thiết phải làm thế.

Tôi không nhất thiết phải luôn đổi

hướng của vật.

Vì vậy nên phát biểu này sai.

Một lực không cân bằng tác động lên vật

không luôn làm thay đổi hướng của vật.

Có thể như trong tình huống này, nhưng không phải luôn luôn như vậy.