Lực là gì? Bạn có từng tự hỏi về khái niệm này trong vật lý? Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các khái niệm cơ bản về lực và các loại lực cơ học trong vật lý.
Lực là gì?
Trước khi đi vào chi tiết, hãy cùng tìm hiểu về khái niệm "lực là gì". Theo Wikipedia, trong vật lý học, lực là bất kỳ ảnh hưởng nào làm cho một vật thể chịu sự thay đổi hoặc làm ảnh hưởng đến chuyển động, hướng của hay làm biến đổi các cấu trúc hình học của nó. Lực có thể là nguyên nhân làm một vật có khối lượng thay đổi vận tốc của nó, tới chuyển động có gia tốc, hoặc làm biến dạng vật thể, hoặc cả hai.
Dựa vào những khái niệm trong sách giáo khoa và Wikipedia, ta có thể hiểu lực là bất kỳ ảnh hưởng nào đến chuyển động, hướng, cấu trúc hình học hay trạng thái của vật thể. Dưới tác động của một hay nhiều lực, vật thể có thể bị thay đổi về vận tốc, gia tốc cùng hướng chuyển động.
Giải thích lực là gì? Đặc điểm của lực
Các đặc điểm của lực
Một lực có các đặc điểm sau:
1/ Lực được biểu diễn dưới dạng vectơ với phương và chiều không cố định. 2/ Gốc của lực được xác định tại điểm đặt lực. 3/ Đơn vị đo của lực là Newton (N). 4/ Độ dài của lực được xác định dựa trên tỉ lệ với cường độ lực. 5/ Để đo độ lớn của một lực tác dụng, ta cần sử dụng lực kế. 6/ Trong vật lý, người ta thường dùng ký hiệu F để thể hiện lực trong các phương trình hay sơ đồ biểu diễn.
Hai lực cân bằng là gì?
Hai lực cân bằng là hai lực có độ lớn như nhau (mạnh như nhau). Hai lực cân bằng có cùng phương nhưng ngược chiều và phải cùng tác dụng lên một vật.
Các vật thể đứng yên xung quanh chúng ta đều đang chịu tác dụng của hai hay nhiều lực cân bằng. Ví dụ, cuốn sách, lọ hoa, ly nước đứng yên trên mặt bàn đều chịu tác dụng của các lực cân bằng. Ngay chính chiếc bàn đang đứng yên vì nó cũng đang chịu tác dụng của các lực cân bằng.
Đặc điểm của hai lực cân bằng
Hai lực cân bằng có những đặc điểm sau:
1/ Điểm đặt của lực: Hai lực cân bằng có cùng điểm đặt (cùng tác dụng lên một vật thể). 2/ Phương của lực: cùng phương. 3/ Chiều của lực: Ngược chiều. 4/ Cường độ: Bằng nhau.
Dưới tác dụng của hai lực cân bằng, một vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên.
Ví dụ: Cuốn sách, ly nước, bình hoa đặt trên bàn đều đứng yên bởi chúng chịu tác dụng của 2 lực cân bằng cùng phương, ngược chiều, mạnh ngang nhau, đó là trọng lực và lực nâng của bàn. Chiếc bàn đứng yên do đang chịu tác dụng của hai lực cân bằng là trọng lực và lực nâng của sàn nhà (mặt đất).
Khái niệm, đặc điểm của 2 lực cân bằng trong vật lý
Tìm hiểu về các loại lực cơ học trong vật lý
Bên cạnh khái niệm tổng quát về lực, chúng ta cũng cần tìm hiểu về các loại lực cơ học phổ biến trong vật lý.
Tổng quan về các loại lực
- Lực tiếp xúc: xuất hiện khi tác động lực trực tiếp lên một vật thể, bao gồm lực cản không khí, lực tác dụng, lực pháp tuyến, lực căng, lực ma sát, phản lực.
- Lực không tiếp xúc: lực này xuất hiện từ xa, không tác động trực tiếp lên vật, bao gồm lực điện từ, lực hấp dẫn, lực hạt nhân.
- Các loại lực khác: lực cân bằng, lực không cân bằng.
Các loại lực phổ biến và cũng là nội dung học tập trong chương trình vật lý bao gồm lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát, lực hướng tâm. Dưới đây là phân tích chi tiết:
Lực hấp dẫn là gì?
Trong vật lý học, lực hấp dẫn hay tương tác hấp dẫn là một hiện tượng tự nhiên mà tất cả các vật có khối lượng hoặc năng lượng đều bị hút về nhau. Lực hấp dẫn được xác định với điểm đặt tại tâm của các vật, cùng phương nhưng ngược chiều. Công thức tính lực hấp dẫn giữa hai vật như sau:
Lực hấp dẫn là gì?
Lực đàn hồi là gì?
Lực đàn hồi là lực được sinh ra khi một vật thể đàn hồi bị biến dạng, ví dụ như lực được sinh ra khi lò xo bị nén hoặc kéo giãn ra. Lực đàn hồi có xu hướng chống lại nguyên nhân sinh ra nó, tức là lực này có xu hướng đưa vật thể trở về trạng thái ban đầu khi chưa bị biến dạng. Công thức tính lực đàn hồi như sau:
Fdh = k x |∆l| Trong đó:
- k: hệ số đàn hồi của lò xo
- ∆l: độ biến dạng của lò xo
Tìm hiểu về lực đàn hồi
Lực ma sát là gì?
Lực ma sát là lực cản trở sự chuyển động, xuất hiện tại bề mặt tiếp xúc giữa hai vật chất. Lực ma sát chống lại sự thay đổi vị trí tương đối giữa hai bề mặt. Trong vật lý, lực ma sát bao gồm lực ma sát trượt, lực ma sát nghỉ và lực ma sát lăn, nhưng phổ biến nhất là lực ma sát trượt. Lực ma sát có điểm đặt lên vật sát bề mặt tiếp xúc, phương song song với bề mặt tiếp xúc và chiều ngược với chuyển động tương đối so với bề mặt tiếp xúc.
Tìm hiểu khái niệm, đặc điểm và công thức tính lực ma sát tổng quát
Lực hướng tâm là gì?
Lực hướng tâm là lực tác dụng vào một vật có chuyển động tròn đều, gây ra gia tốc hướng tâm. Lực hướng tâm có điểm đặt lên vật, phương trùng với đường thẳng nối vật và tâm quỹ đạo, chiều từ vật hướng vào tâm của quỹ đạo.
Theo phân loại lực ở phần trước, bạn có thể thấy không xuất hiện loại lực hướng tâm ở cả phân loại lực tiếp xúc và lực không tiếp xúc. Lý do vì thực chất đây không phải là một loại lực mới, mà nó chỉ là một trong các lực (hấp dẫn, đàn hồi, ma sát hay hợp lực của các lực đó). Loại lực này gây ra gia tốc hướng tâm nên mới được gọi là lực hướng tâm. Công thức tính lực hướng tâm như sau:
Fht = m × aht = m × v^2/r = m × ω^2 × r Trong đó:
- r: Bán kính quỹ đạo
- m: Khối lượng vật (kg)
- V: vận tốc dài của chuyển động
- ω: tần số góc của chuyển động
Tổng quan về lực hướng tâm
Trên đây là kiến thức vật lý trọng tâm về lực, lực cân bằng. Hy vọng bài viết đã giúp bạn hiểu rõ hơn về câu hỏi "Lực là gì?" và "Thế nào là lực cân bằng?". Đừng quên ghé thăm Thợ sửa xe để tìm hiểu nhiều chủ đề kiến thức bổ ích và thiết thực đang được cập nhật mỗi ngày!
Xem thêm:
