1.1. Liên hệ giữa gia tốc với lực và khối lượng
– Lực có thể làm thay đổi độ nhanh chậm hoặc hướng của chuyển động. Ta nói rằng lực có thể gây ra gia tốc cho vật.
– Ví dụ 1: Khảo sát mối liên hệ giữa lực và gia tốc có thể thực hiện bằng bộ thí nghiệm như hình dưới đây với xe kĩ thuật số được gắn cảm biến đo lực và đo gia tốc.
Thí nghiệm khảo sát liên hệ giữa lực và gia tốc
(1): Xe con có tích hợp cảm biến gia tốc và cảm biến lực
(2): Ròng rọc nhẹ
(3): Các quả nặng có khối lượng bằng nhau
(4): Sợi dây nhẹ, không dãn
(6): Ray định hướng
Cân có độ chia nhỏ nhất 0,1 g
+ Trong thí nghiệm này, dùng xe có khối lượng không đổi, thay đổi giá trị F của lực tác dụng lên xe và xác định giá trị a của gia tốc xe.
+ Kết quả thí nghiệm cho thấy một xe có khối lượng không đổi thì độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực hay \(a \sim F\).
– Ví dụ 2: Sử dụng xe có khối lượng khác nhau, kết quả đo giá trị a của gia tốc khi lực có giá trị như nhau ta được bảng 1.2 dưới đây.
Đẩy xe chứa đầy hàng khó hơn đẩy xe trống
Bảng 1.2. Khảo sát gia tốc theo khối lượng khi tác dụng là 0,071N
Kết quả thí nghiệm cho thấy với lực tác dụng không đổi, xe khối lượng lớn hơn sẽ có gia tốc nhỏ hơn. Nói cách khác, vật có khối lượng càng lớn thì càng khó thay đổi vận tốc, tức là \(a \sim \frac{1}{m}\).
– Từ kết quả thí nghiệm: \(a \sim \frac{1}{m}\) \( \Rightarrow a = \frac{F}{m}\)
Kết luận:
– Độ lớn gia tốc của một vật có khối lượng xác định tỉ lệ thuận với độ lớn của lực gây ra gia tốc cho vật.
– Một lực có độ lớn xác định gây ra cho các vật có khối lượng khác nhau các gia tốc có độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng của mỗi vật.
1.2. Đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn suất
– Mọi phép đo phải được thực hiện trên cùng một hệ đơn vị.
– Các phép đo trong khoa học kĩ thuật sử dụng đơn vị hệ SI để đảm bảo một hệ thống chuẩn chung trên toàn thế giới. Trong hệ SI có 7 đơn vị là đơn vị cơ bản như bảng dưới đây:
Đại lượng | Đơn vị |
Chiều dài | mét (m) |
Khối lượng | kilôgam (kg) |
Thời gian | giây (s) |
Cường độ dòng điện | ampe (A) |
Nhiệt độ | kenvin (K) |
Lượng chất | mol (mol) |
Cường độ sáng | candela (cd) |
– Các đơn vị khác đều có thể được biểu diễn qua các đơn vị cơ bản và được gọi là đơn vị dẫn xuất.
– Đơn vị dẫn xuất để đo một đại lượng được xác định bằng cách sử dụng định nghĩa hoặc biểu thức tính của đại lượng đó.
– Ví dụ: tốc độ trung bình được tính bằng tỉ số giữa quãng đường đi được và thời gian đi hết quãng đường đó nên đơn vị của nó trong hệ SI là m/s.
1.3. Định nghĩa đơn vị lực
Biểu thức F = m.a có thể được dùng để định nghĩa đơn vị lực: Một niutơn là độ lớn của một lực gây ra gia tốc 1 m/s2 cho vật có khối lượng 1 kg.
Do đó 1N = 1kg. 1m/s2 = 1kg.m/s2
– Với một vật có khối lượng không đổi, giá trị a của gia tốc tỉ lệ thuận với giá trị F của lực tác dụng: \(a = \frac{F}{m}\). – Trong hệ SI có 7 đơn vị cơ bản. |
---|