Chi tiết phát biểu và viết hệ thức của Định luật 3 Newton và một số bài tập liên quan nhằm hỗ trợ các bạn hiểu rõ hơn về kiến thức vật lý quan trọng này nhằm làm gốc rễ để phát triển học các kiến thức, giải các bài tập vật lý sau này cũng như có thể ứng dụng thực tế hiệu quả.
1. Phát biểu về Định luật 3 Newton:
1.1. Tổng quan về 3 định luật Newton:
3 định luật Newton là kiến thức vật lý được áp dụng rộng rãi trong đời sống hiện thực. Do có tính ứng dụng cao, nhằm phục vụ cho kiến thức thực tế và chuyên sâu cho các em sau khi lựa chọn đi theo một môi
Galileo Galilei (1564 – 1642) là một thiên tài vật lý, thiên văn, toán học, chính ông là người đầu tiên tìm ra và nhận định được ý tưởng về lực, cũng như lực là một tác nhân cơ học. Chính ông là người nổi tiếng với câu nói “Dù sao trái đất vẫn quay” để khẳng định những giá trị đúng đắn dù đánh đổi bằng cả mạng sống của mình.
Nhờ những nghiên cứu vĩ đại của Galileo Galilei trước đó, đến năm 1687, nhà vật lý học người Anh – Newton đã khái quát các nghiên cứu của mình cùng với những ý tưởng của Galilei để tạo lên kết quả nghiên cứu vĩ đại cho nền vật lý học. Định luật I Newton ra đời. Cùng với những thí nghiệm tiếp theo của mình về lực, ông cho ra đời các Định luật 2 và 3 Newton được khái quát lên từ những kết quả nghiên cứu của mình.
Định luật I Newton khái quát về trường hợp, nếu một vật không chịu tác động của lực nào, hoặc chịu tác dụng của các lực mà hợp lực của chúng bằng 0 thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.
Định luật II Newton biểu hiện thành vector của quan hệ các đại lượng gia tốc, lực và khối lượng. Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với độ lớn khối lượng của vật.
Định luật III Newton thể hiện về mối quan hệ tác động giữa hai hay nhiều vật với nhau. Nếu vật A tác động lên vật B một lực thì lực B cũng sẽ tác động tương tự một lực lên vật A.
Từ những kiến thức về 3 định luật Newton sẽ mang lại nhiều bài học giá trị dành cho các em học sinh trung học phổ thông, là nền móng, gốc rễ để các em phát triển sau này tại môi trường đại học theo ngành nghề liên quan. Ngoài ra, nhờ những kiến thức vật lý tưởng chừng chẳng liên quan này có thể giúp ích cho các em rất nhiều trong đời sống thực tiễn. Bài viết này sẽ đi sâu hơn về Định luật III Newton – được xem là định luật nâng cao của định luật I và II – để các em có những kiến thức khái quát nhất nhằm đáp ứng mục đích học tập của các em.
1.2. Khái niệm Định luật III Newton:
Định luật III Newton được phát biểu như sau:
Trong mọi trường hợp bất kỳ, khi một vật A tác động lên vật B một lực thì vật B này cũng sẽ tác động trở lại vật A một lực bất kỳ.
Khi 2 vật có sự tương tác lực với nhau, một trong hai lực tương tác gọi là lực tác dụng, lực còn lại được gọi là phản lực.
Lực tác dụng và phản lực đều có 3 đặc điểm đặc trưng là:
– Thứ nhất, luôn xuất hiện và mất đi đồng thời cùng lúc
– Thứ hai, có cùng giá vector, có cùng độ lớn như nhau nhưng là 2 vector ngược chiều nhau.
– Thứ ba, chúng không cân bằng nhau vì được đặt tại 2 vật khác nhau.
2. Hệ thức của Định luật III Newton:
2.1. Hệ thức của Định luật III Newton:
Hệ thức của Định Luật III Newton được trình bày từ định lý như sau:
Vật A tác động một lực lên vật B, vật B tác động trở lại một lực tương tự lên lực A. Hai lực tác động đó được gọi là hai lực trực đối với công thức như sau:
Trong đó: FAB là lực tác động của vật A lên vật B. Còn FBA là lực tác động của vật B lên vật A.
Như đã khẳng định ở trên, hai lực FAB và FBA này đều có chung 1 giá và cùng đại lượng, xong chúng ngược chiều nhau để thể hiện hai lực tác động khí hai vật di chuyển về ngược hướng.
Để hiểu rõ hơn về Định luật III Newton, chúng ta đi sâu vào một số bài tập ví dụ. Các bài tập này sẽ giúp các em hiểu hơn về kiến thức Định luật III Newton và cũng như là để các em nhớ lâu, nhớ sâu hơn về công thức cũng như kiến thức lý thuyết giải quyết vấn đề.
2.2. Công thức tính áp dụng Định luật III Newton:
Trong đó: m1 là khối lượng của vật 1, m2 là khối lượng của vật 2.
a1 là vận tốc của vật 1, a2 là vận tốc của vật 2.
v1 là vận tốc của vật 1 trước va chạm, v2 là vận tốc của vật 2 trước va chạm
v1′ là vận tốc của vật 1 sau va chạm, v2′ là vận tốc của vật 2 sau va chạm
t là thời gian
3. Bài tập liên quan:
3.1. Bài tập lý thuyết:
Bài tập 1: Nhận định nào dưới đây đúng về cặp lực tác dụng và phản lực?
A. Lực tác dụng và phản lực tác dụng vào cùng một vật
B. Lực tác dụng và phản lực tác dụng vào hai vật khác nhau.
C. Lực tác dụng và phản lực bằng nhau về độ lớn nhưng không cùng giá
D. Hai loại lực này không cùng độ lớn
Đáp án: Chọn: A
Bài tập 2: Câu nào nói đúng về bản chất Định luật III Newton?
A. Khi một con ngựa kéo xe, lực tác dụng vào con ngựa khiến nó chuyển động về phía trước là lực mà ngựa tác dụng vào xe.
B. Trong một cơn lốc xoáy, một hòn đá bay trúng vào cửa kính làm cửa kính vỡ tan. Lực của hòn đá tác dụng vào tấm kính có độ lớn bằng lực của tấm kính tác dụng vào hòn đá.
C. Khi một xe buýt đang lưu thông trên đường va chạm với một ô tô con đang đậu ven đường thì cả xe buýt và ô tô con đều lao về phía trước của xe buýt. Xe buýt tác động một lực lên xe ô tô còn còn ô tô con không tác động lực nào lên xe buýt.
Đáp án: Chọn B.
Bài tập 3: Một người thực hiện động tác hít đất, hỏi sàn nhà hay người đó tác động lực với nhau như thế nào?
A. Không có tác động gì cả
B. Sàn nhà đẩy người đó lên
C. Sàn nhà đẩy người đó xuống
D. Sàn nhà đẩy người đó sang bên
Đáp án: Chọn B
3.2. Bài tập thực hành:
Bài tập 1: Giả sử không có lực ma sát hay lực cản tác động nào, một chiếc xe ô tô đồ chơi A di chuyển với vận tốc là 6,5 m/s lưu thông trên đoạn đường thẳng, phẳng. Trong khi lưu thông, ô tô A này không may xảy ra va chạm với một ô tô đồ chơi B đang đứng im làm cho ô tô B
Đáp án:
Bước 1: Quy đổi đơn vị đồng nhất:
Đổi 150 cm/s = 1,5 m/s, 200 cm/s = 2 m/s
Bước 2:
Gọi V1 là vận tốc trước khi va chạm của ô tô A => v1 = 6,5 m/s
V1‘ là vận tốc của xe ô tô A sau khi va chạm => V1‘ = 1,5 m/s
V2 là vận tốc của ô tô B trước khi va chạm => V2 = 0 m/s (ban đầu vật B đứng im)
V2‘ là vận tốc của ô tô B sau khi va chạm. => V2‘ = 2 m/s
m1 là khối lượng của ô tô A, m2 là khối lượng của ô tô B => m2 = 400 g, m1 = ?
Bước 3: Áp dụng định luật III Newton ta có:
Chọn chiều dương là chiểu chuyển động của vật A trước khi va chạm, ta có:
=> m1 |-v1′ – v1| = m2 |v2′ – v2|
=> m1 |-1,5 – 6,5| = 400 |2 – 0|
=> m1 x 8= 800
=> m1 = 100 Vậy khối lượng của ô tô A là 100 g.
Bài tập 2: Một quả bóng có khối lượng 2 kg bay với vận tốc 20 m/s đến đập vào tường và bật trở lại với độ lớn không đổi. Biết va chạm của bóng với tường theo định luật phản xạ gương, và bóng đến đập vào tường dưới góc tới 30°. Thời gian va chạm là 0,05s. Tính lực do tường tác dụng lên bóng.
Bài tập 3: Một vật có khối lượng 1 kg chuyển động với vận tốc 5 m/s va chạm vào vật thứ hai đang đứng yên. Sau va chạm, vật 1 chuyển động ngược trở lại với vận tốc 1 m/s, còn vật thứ 2 bắt đầu chuyển động với vận tốc 2 m/s. Hỏi khối lượng của vật thứ 2 là bao nhiêu?
Bài tập 4: Vật thứ nhất có khối lượng 2 kg di chuyển về phía trước với tốc độ 5 m/s va chạm với vật thứ hai đang di chuyển ngược lại với tốc độ 2 m/s. Sau va chạm, vật thứ nhất di chuyển ngược trở lại với vận tốc 2 m/s và vật thứ 2 dịch chuyển ngược trở lại với vận tốc 0,5 m/s. Vậy khối lượng vật thứ hai là bao nhiêu?
