Quán tính là gì?

Quán tính là gì? Liệu bạn có biết xung quanh mình tồn tại những lực quán tính nào chưa? Lực quán tính có vai trò gì trong cuộc sống? Cùng tìm hiểu khái niệm, công thức và những ví dụ thực tế nhé.

Quán tính là gì? 

Quán tính là một thuộc tính của một vật thể chống lại bất kỳ sự thay đổi nào về vận tốc của nó. Khi một vật thể tăng hoặc giảm vận tốc, nó sẽ chịu một lượng quán tính nhất định.

Quán tính ngăn cản sự thay đổi vận tốc và hướng chuyển động của một vật chuyển động với vận tốc v. Mặt khác, tính chất này là xu hướng của một vật tiếp tục chuyển động theo một đường thẳng với vận tốc không đổi và giữ nguyên hướng của nó khi không có ngoại lực hành động trên nó.

Khi một lực tác dụng trực tiếp lên một vật, tất cả các vật đều tăng dần vận tốc do quán tính giữ chúng tại chỗ. Nói cách khác quán tính có tính chất bảo toàn vận tốc và hướng chuyển động của vật.

Tốc độ thay đổi càng lớn thì quán tính càng rõ rệt và càng mạnh.

Ví dụ, người ngồi trên ô tô sẽ gật đầu và người phía trước sẽ tiến về phía trước khi ô tô phanh gấp do quán tính. Vì vậy, để đảm bảo an toàn, ngày nay tất cả các ô tô đều được trang bị túi khí để tránh bị thương khi xảy ra tai nạn.

Khối lượng của một vật càng lớn thì quán tính của nó càng lớn.

Ví dụ, hai ô tô có khối lượng khác nhau chuyển động với cùng vận tốc. Nếu họ hãm phanh với cùng một lực và độ lớn thì ô tô có khối lượng lớn hơn sẽ mất nhiều thời gian hơn để dừng lại.

Tính chất của lực quán tính?

Lực quán tính là một loại lực ảo – gọi là ảo vì nó không trực tiếp xuất hiện mà được nhìn thấy qua chuyển động của vật có khối lượng.

Lực được coi là xuất hiện trên mọi vật có khối lượng trong hệ quy chiếu quán tính. Một cách hiểu khác lực quán tính là lực sinh ra trong hệ quy chiếu quán tính, có thể gây biến dạng và gia tốc cho vật. Lực quán tính không có phản lực.

Trong cơ học cổ điển, lực quán tính là lực tác dụng lên vật, lực này hoàn toàn phụ thuộc vào trạng thái của hệ quy chiếu quán tính. Hơn nữa, người ta có thể thay đổi hệ quy chiếu sang một hệ quy chiếu mới và lực này sẽ biến mất.

Lực quán tính không thể quy về lực cơ bản (lực cơ bản bao gồm 4 lực: trọng lực, lực điện, lực hạt nhân mạnh và lực hạt nhân yếu), lực cơ bản như người ta gọi là lực không thay đổi dưới bất kỳ sự thay đổi nào của hệ quy chiếu. Hệ quy chiếu chuyển động thẳng đều (gia tốc bằng 0) so với hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu quán tính. Hệ quy chiếu đang chuyển động với gia tốc khác 0 so với hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu phi quán tính.

Lực quán tính tỉ lệ thuận với khối lượng và ngược với hướng của gia tốc.

Lực quán tính được giải thích trong cơ học cổ điển để giải thích các hiện tượng vật lý trong các hệ quy chiếu phi quán tính. Nếu coi lực quán tính là một thành phần của các lực thì thỏa mãn các định luật vật lý.

Công thức tính lực quán tính chính xác nhất 

Viết lại bằng tiếng Anh: Xét một vật có khối lượng m trong hệ quy chiếu quán tính. Tại một thời điểm, hệ quy chiếu sẽ chuyển động với gia tốc a so với hệ quy chiếu quán tính. Vật m tại thời điểm này chịu tác dụng của lực quán tính, công thức tính lực quán tính là:

Với:

Fqt: lực quán tính (N) – Newton
m: khối lượng của vật
a: gia tốc của vật (m/s2)

Lực hướng tâm sẽ xuất hiện khi hệ quy chiếu này có gia tốc lớn hơn hệ quy chiếu kia. Một hệ quy chiếu có thể có gia tốc thông qua nhiều phương pháp khác nhau, do đó lực hướng tâm sẽ thay đổi tương ứng. Bốn lực hướng tâm được xác định bởi gia tốc chung là:

Lực hướng tâm xuất hiện khi gia tốc thay đổi theo đường thẳng.
Hai lực hướng tâm được tạo ra từ bất kỳ chuyển động quay nào (lực Coriolis và lực hướng tâm của động lượng góc). Lực Coriolis là lực điều phối chuyển động quay của dòng nước, dễ dàng bắt gặp khi rút nước từ bồn tắm hay bồn cầu, lực sẽ làm dòng nước xoay chuyển.
Lực cuối cùng, hay lực Euler, được tạo ra từ sự thay đổi tốc độ quay của vật thể.

Lực quán tính ly tâm là gì? 

Lực ly tâm là trường hợp đặc biệt của lực hướng tâm, chỉ xuất hiện trong hệ quy chiếu có vật quay. Đây là kết quả của trường hấp dẫn, xuất hiện trong các khung phi quán tính, trong trường hợp này được gọi là khung quay.

Lực ly tâm là gì?

Trong hệ quy chiếu quay, các vật chuyển động thẳng đều trong khung có quán tính và bị đẩy hướng tâm ra xa tâm quay. Lực đẩy các vật ra ngoài gọi là lực li tâm.

Lực hướng tâm tác dụng lên các vật trong khung quay, có phương là đường thẳng nối tâm đường cong với tâm chuyển động. Hướng ra ngoài từ tâm của đường cong.

Lực ly tâm tỷ lệ thuận với khối lượng của vật chuyển động và bình phương vận tốc tiếp tuyến của nó, và tỷ lệ nghịch với bán kính của đường cong.

Ví dụ thực tế về quán tính trong cuộc sống 

Quán tính ở xung quanh chúng ta, nhưng khi đi sâu tìm hiểu về nó thì đó không phải là câu hỏi đơn giản để trả lời. Để giúp bạn hiểu rõ hơn, Valve Encyclopedia cung cấp những ví dụ rõ ràng nhất về quán tính:

  • Khi hai ô tô va chạm nhau, người ngồi trong ô tô sẽ chuyển động ngược với chiều chuyển động của ô tô trước đó.
  • Khi quét bụi bẩn hoặc lau bề mặt, việc dừng đột ngột chuyển động quét hoặc lau sẽ khiến bụi bẩn tiếp tục chuyển động và bay khỏi bề mặt do quán tính.

  • Khi bút bị tắc, nếu ta lắc mạnh rồi dừng lại đột ngột, do chuyển động của mực bên trong bút, mực sẽ tiếp tục di chuyển về phía trước và chạm đến đầu bút, ta viết được.
  • Khi một chiếc xe máy và một chiếc ô tô lao tới, chúng ta sẽ bị đẩy lùi.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Liên hệ ngay

Liên hệ
"