Định nghĩa và ví dụ về hệ quy chiếu quán tính

Ví dụ hệ quy chiếu quán tính và hệ quy chiếu không quán tính

Các câu hỏi tương tự

Xem chi tiết

Giới thiệu chuyên đề lực quán tính, hệ qui chiếu phi quán tính, trung tâm MPC
Chuyên đề lực quán tính, hệ qui chiếu phi quán tính là một chuyên đề khó, mang tính chất tham khảo để giải thích một số hiện tượng vật lí liên quan, chỉ có trong chương trình vật lí phổ thông lớp 10 nâng cao và không được nhắc lại trong chương trình ôn thi quốc gia lớp 12 chỉ giới thiệu sơ qua để các em tham khảo.

Mục lục chuyên đề lực quán tính, hệ qui chiếu phi quán tính

Bài giảng lực quán tính, hệ qui chiếu phi quán tính
Bài tập lực quán tính hệ qui chiếu phi quán tính

I/ Hệ qui chiếu phi quán tính, Lực quán tính:
Hệ qui chiếu phi quán tính:

Là hệ qui chiếu gắn vào vật chuyển động có gia tốc, trong chương trình vật lí phổ thông ta chỉ xét hệ qui chiếu gắn vào vật chuyển động có gia tốc không đổi.

Ví dụ về lực quán tính và hệ qui chiếu quán tính
Xét hệ chuyển động bi đỏ trượt không ma sát trên xe xanh, hợp lực tác dụng vào bi đỏ bằng 0. Xe xanh chuyển động về phía trước với gia tốc [\vec{a}\]

Xét hệ qui chiếu gắn với một điểm O đứng yên trên mặt đất (hệ qui chiếu quán tính) vì bi đỏ trượt không ma sát trên xe xanh => so với O bi đỏ vẫn đứng yên tại vị trí điểm M.
Xét hệ qui chiếu gắn vào điểm A trên xe xanh chuyển động với gia tốc \[\vec{a}\]: khi xe xanh chuyển động => bi đỏ di chuyển đến điểm B => không có lực tác dụng mà bi đỏ vẫn chuyển động so với xe xanh => chứng tỏ trong hệ qui chiếu gắn vào xe xanh (hệ qui chiếu chuyển động có gia tốc) đã sinh ra lực làm cho bi đỏ chuyển động, lực đó chính là lực quán tính.

Một chiếc moto đang chuyển động với tốc độ cao, hãm phanh trước đột ngột làm cho xe bị nhấc bổng bánh sau lên => trong hệ qui chiếu gắn vào xe đã xuất hiện lực quán tính tác dụng làm nhấc bánh sau lên.

Lực quán tính:
Lực quán tính là lực sinh ra trong hệ quy chiếu phi quán tính, lực quán tính cũng gây biến dạng và gia tốc cho vật, lực quán tính không có phản lực. Để giải các bài toán liên quan đến hệ qui chiếu phi quán tính ta coi lực quán tính có biểu thức

\[\vec{F_{qt}}= -m \vec{a} \]
độ lớn F = ma

Trong đó:

F$_{qt}$: lực quán tính (N)
m: khối lượng của vật
a: gia tốc của hệ quy chiếu chuyển động (m/s2)

II/ Hiện tượng tăng giảm trọng lượng
Trọng lượng P của một vật khối lượng m (số chỉ độ lớn của trọng lực - lực hút của trái đất lên vật) thay đổi khi vật chuyển động có gia tốc được gọi là hiện tượng tăng, giảm trọng lượng.

vật m trong thang máy chuyển động với gia tốc $\vec{a}$ hướng lên và hướng xuống sinh ra lực quán tính ngược chiều với $\vec{a}$

Khi thang chuyển động nhanh dần đi lên: P' = P + Fqt = m(g + a) => trọng lượng của vật tăng
Khi thang máy chuyển động nhanh dần đi xuống: P' = P - Fqt = m(g - a) => trọng lượng của vật giảm

Trường hợp đặc biệt khi thang máy chuyển động nhanh dần đều đi xuống với gia tốc a = g => P' = 0 => trọng lượng của vật bằng 0 => trạng thái không trọng lượng. Có thể đạt được nhờ chuyển động của một chiếc máy bay lên đến độ cao phù hợp sau đó lao nhanh xuống Trái Đất.

Ban nhạc OK Go đã tạo ra một bài hát trong môi trường không trọng lực theo quy tắc trên nhờ hãng hàng không S7 Airlines ở Nga

Xem tiếp:Bài tập lực quán tính, hệ qui chiếu quán tính

Xem thêm:
Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lí lớp 10 chương động lực học chất điểm

nguồn vật lí phổ thông

Chương II: Định luật I Newton, quán tính, hệ qui chiếu quán tính

Chương II: Định luật III Newton, Lực và phản lực

Định luật I Newton: một vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, một vật đang chuyển động thẳng đều sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều nếu như không có lực nào tác dụng vào vật, hoặc hợp các lực tác dụng vào vật bằng 0.

Chương II: Định luật I Newton, quán tính, hệ qui chiếu quán tính

1/ Định luật I Newton:

Các vận động viên trượt băng chỉ cần một cú đẩy mình thì sẽ trượt trên sân băng và nếu không có gì ngăn họ lại chắc chắn họ sẽ tiếp tục chuyển động mãi.

Một tên lửa đẩy mang theo các vệ tinh nhân tạo vào không gian, khi thoát khỏi lực hút của Trái Đất, các tên lửa này tự động ngắt động cơ khi đó các vệ tinh nhân tạo sẽ tiếp tục chuyển động theo phương định sẵn mà không cần có lực nào tác động vào.

Trên thực tế định luật I Newton gần như một tiên đề không có kiểm chứng, chúng ta chỉ biết là nó đúng nhưng chưa chứng minh được là nó đúng tuyệt đối vì có một yếu tố không thể loại bỏ trong các thí nghiệm vật lý đó là lực ma sát.

2/ Hệ quả của định luật I Newton khái niệm quán tính:

Quán tính: là tính chất của mọi vật chuyển động, nó có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn.

Một người lái xe đang chuyển động đều, bỗng gặp một vật cản anh phanh gấp và chúi người về phía trước.

Giải thích hiện tượng trên: khi xe đang chuyển động đều chọn hệ quy chiếu gắn với mặt đất thì người cũng đang chuyển động đều cùng vận tốc với xe. Chiều của véc tơ vận tốc cùng hướng với chuyển động của xe về phía trước. Khi xe hãm phanh đột ngột, do quán tính hướng của vận tốc được bảo toàn nên người sẽ bị ngã về phía trước.

Trong trường hợp xe đột rẽ phải, người sẽ nghiêng sang trái hoặc xe đột ngột rẽ sang trái người sẽ nghiêng sang phải. Trong hệ quy chiếu gắn với xe người đang ngồi yên (v=0) nên khi xe đột ngột rẽ trái (phải) do tính chất bảo toàn độ lớn của vận tốc nên sẽ xuất hiện một vận tốc ngược hướng với vật tốc sinh ra khi xe đột ngột rẽ trái (phải) vận tốc này làm người bị nghiêng theo hướng ngược lại.

Vào một ngày đẹp trời, một anh nông dân quyết định bỏ tất cả các công việc của mình lại và quyết định đi vòng quanh thế giới, anh mua một kinh khí cầu. Anh đã biết rằng Trái Đất tự quay quanh mình nó nên anh chỉ việc cho khí cầu bay lên một độ cao h rồi đợi Trái Đất quay thế là anh có thể đi đến bất kỳ đâu anh muốn. Trái Đất quay quanh mình nó mất khoảng thời gian 1 ngày (tương đương với tốc độ khoảng 1.674,4 km/h). Hỏi anh nông dân có thành công với kế hoạch du lịch của mình không? tại sao? 3/ Hệ quy chiếu quán tính:

Trong ví dụ về xe đang chuyển động đều đột ngột dừng lại, người lái xe sẽ bị ngã về phía trước do quán tính điều này chứng tỏ tồn tại một lực đẩy người đó về phía trước, lực này gọi là lực quán tính.