Chào mừng các bạn đến với Viettel AIO! Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về định luật 2 Newton trong môn Vật lý. Định luật này có vai trò quan trọng trong việc hiểu và giải thích các hiện tượng chuyển động của các vật. Hãy cùng tôi khám phá thêm nhé!
TÓM TẮT
1. Phát biểu nội dung định luật 2 Newton
🔎 Xem thêm
Định luật 2 Newton nói rằng gia tốc của một vật có 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 khối lượng của vật.
2. Công thức định luật 2 Newton
Công thức định luật 2 Newton được thể hiện như sau: a = F/m.
Trong đó:
- F là độ lớn của lực (tính theo đơn vị N)
- m là khối lượng của vật (tính theo đơn vị kg)
- a là gia tốc của vật (tính theo đơn vị m/s^2)
Từ công thức trên, ta có thể tìm ra các lực tác dụng vào vật: *F = ma. Trong trường hợp vật chịu tác dụng của nhiều lực, ta có hợp lực F được tính bằng: F = F1 + F2 + … + Fn**.
Đăng ký ngay để được các thầy cô ôn tập và xây dựng lộ trình học tập THPT vững vàng.
3. Mở rộng định luật 2 Newton
Từ công thức trên, theo định luật 2 Newton, vector gia tốc luôn cùng hướng với vector lực (F a).
Theo định luật 1 Newton, nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng 0, thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên và vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.
Khối lượng là đại lượng vô hướng, đặc trưng cho mức quán tính của các vật. Giữa trọng lượng và khối lượng của một vật có mối quan hệ: *P = mg**.
Trong đó:
- P là trọng lượng của vật (tính theo đơn vị N)
- g là gia tốc rơi tự do, g = 9.8 m/s^2 hoặc g = 10 m/s^2 theo đề bài quy ước.
- m là khối lượng của vật (tính theo đơn vị kg)
4. Bài tập luyện tập định luật 2 Newton
Câu 1: Một vật đang đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang thì được truyền một lực F. Sau 10 giây, vật này đạt được vận tốc 4 m/s. Bỏ qua ma sát giữa vật và mặt phẳng, nếu giữ nguyên hướng của lực mà tăng gấp đôi độ lớn lực F vào vật, thì sau 5 giây vận tốc của vật là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
- Áp dụng công thức: v = v0 + at → a = (v – v0)/t = (4 – 0)/10 = 0.4 m/s^2.
- Mà F1 = ma1 = m * 0.4 (N).
- Khi tăng lực F gấp đôi, ta có F2 = 2 * F1 = 0.8m → a2 = F2/m = 0.8m/s^2.
- Mà v2 = v0 + a2t2 = 0 + 0.8 * 5 = 4 m/s.
Vậy khi giữ nguyên hướng của lực và tăng gấp đôi độ lớn lực F vào vật, thì sau 5 giây vận tốc của vật là 4 m/s.
Câu 2: Một ô tô có khối lượng 1.5 tấn đang chuyển động với vận tốc v = 54 km/h. Sau đó, ô tô hãm phanh và chuyển động chậm dần đều. Biết lực hãm bằng 3000 N. Tính quãng đường và thời gian ô tô đi được cho đến khi dừng hẳn lại.
Hướng dẫn giải:
- Định luật II Newton cho biết: Fh = ma.
- Chọn chiều dương là chiều chuyển động, gốc thời gian là lúc bắt đầu hãm phanh.
- Chiều dương -Fh = ma → a = -F/m = -3000/1500 = -2 m/s^2.
- Áp dụng công thức v^2 – v0^2 = 2as → s = (15^2 – 0^2)/(2 * 2) → s = 56.25 m.
- Mà v = v0 + at → s = (v – v0)/a = (0 – 15)/(2) = 7.5 s.
Vậy kể từ khi bắt đầu hãm phanh, ô tô di chuyển thêm một quãng đường dài 56.25 m trong thời gian 7.5 s rồi dừng hẳn lại.
Câu 3: Một vật có khối lượng 500 g chuyển động nhanh dần đều với vận tốc ban đầu 2 m/s. Sau 4 giây, vật di chuyển được quãng đường 24 m. Biết vật luôn chịu tác dụng của lực kéo Fk và lực cản Fc = 0.5 N. Tính độ lớn của lực kéo.
Hướng dẫn giải:
- Chọn chiều dương là chiều chuyển động.
- Theo định luật II Newton, F + Fc = ma.
- Chiếu lên chiều dương ta có F – Fc = ma → F = ma + Fc (1).
- Mà s = v0t + 1/2at^2 → 24 = 1.4 + 1/2a.4^2 → a = 2 m/s^2.
- Thay vào phương trình (1) ta có F = 0.5 * 2 + 0.5 = 1.5 N.
Vậy độ lớn của lực kéo bằng 1.5 N.
Câu 4: Vật chuyển động thẳng trên đoạn đường AB chịu tác dụng của lực F1 theo phương ngang và tăng tốc từ 0 lên 10 m/s trong một khoảng thời gian là t. Trên đoạn đường BC tiếp theo, vật chịu tác động của lực F2 theo phương ngang và tăng tốc đến 15 m/s cũng trong một khoảng thời gian là t. Tính tỉ số F2/F1.
Hướng dẫn giải: Áp dụng định luật 2 Newton cho vật ta có:
- Trên đoạn đường AB: a1 = F1/m (1).
- Trên đoạn đường BC: a2 = F2/m (2).
- Lấy (2)/(1) ta được F2/F1 = a2/a1 (3).
Mặt khác ta có:
- a1 = (v1 – vo1)/t = (10 – 0)/t = 10/t.
- a2 = (v2 – vo2)/t = (15 – 10)/t = 5/t.
Thay vào phương trình (3) ta được: F2/F1 = (5/t)/(10/t) = 1/2.
Vậy tỉ số giữa F2/F1 = 1/2.
Câu 5: Một vật có khối lượng 200 g bắt đầu chuyển động nhanh dần đều và đi được 100 cm trong thời gian 5s. Biết lực cản có độ lớn là Fc = 0.02 N.
a) Hãy tính lực kéo Fk.
b) Sau quãng đường ấy, lực kéo phải bằng bao nhiêu để vật chuyển động thẳng đều?
Hướng dẫn giải:
- Chọn chiều dương là chiều chuyển động.
- m = 200 g = 0.2 kg, s = 100 cm = 1 m, t = 5s, v0 = 0.
- Fc = 0.02 N, s = v0t + 1/2at^2 → a = 0.08 m/s^2.
- Fk – Fc = ma → Fk = Fc + ma = 0.02 + 0.2 * 0.08 = 0.036 N.
Vậy lực kéo Fk là 0.036 N.
Để vật chuyển động thẳng đều, lực kéo phải bằng lực cản (Fc = 0). Vậy lực kéo Fk để vật tiếp tục chuyển động thẳng đều là Fk = 0.02 N.
Qua bài viết này, tôi hy vọng rằng các bạn đã hiểu được kiến thức cơ bản về định luật 2 Newton. Để học thêm nhiều kiến thức vật lý 10 cũng như vật lý THPT, hãy truy cập Viettel AIO hoặc đăng ký khoá học với chúng tôi ngay bây giờ nhé!
Xem thêm: Trọn bộ lý thuyết và bài tập về định luật 1 Newton – Viettel AIO Vật lý 10
Xem thêm: Nội dung định luật 3 Newton: Nội dung, công thức và bài tập chi tiết
Bài viết liên quan: