Làm ô tô tăng tốc
plain
m = 1200 kg, a = 3 m/s²F = ma = 1200 · 3 = 3600 N, tức 3,6 kN. Đây là hợp lực: động cơ phải đẩy mạnh hơn lực cản và ma sát đang giữ xe lại đúng bấy nhiêu.
Tính lực
Định luật II Newton, F = ma, và trọng lượng, W = mg, giải theo đại lượng bất kỳ.
Cập nhật lần cuối
Muốn tự giải những bài này mà không cần máy tính?
Khóa học vật lý của Coddy dạy bạn phương pháp: bạn giải từng bài theo từng bước trên một bảng tương tác, và bảng sẽ chỉ ra bước nào bị sai.
Công thức tính lực: định luật II Newton
Định luật II Newton nói rằng hợp lực tác dụng lên một vật bằng khối lượng nhân gia tốc của vật: F = ma. Với m tính bằng kilôgam và a tính bằng mét trên giây bình phương, F có đơn vị newton, N. Một newton là lực truyền cho vật 1 kg gia tốc 1 m/s². Để ô tô 1200 kg tăng tốc với 3 m/s² cần 1200 · 3 = 3600 N.
Trọng lượng cũng là một lực, lực hút của trọng trường lên một khối lượng, và tuân theo cùng định luật với gia tốc rơi tự do: W = mg. Trên Trái Đất g là 9,81 m/s², nên người 70 kg có trọng lượng 70 · 9,81 = 686,7 N. Trên Mặt Trăng g là 1,62 m/s² và cùng người đó có trọng lượng 113,4 N. Khối lượng vẫn là 70 kg ở mọi nơi; chỉ trọng lượng thay đổi.
Máy tính có một tab cho mỗi trường hợp. Ở tab thứ nhất, cho hai trong ba đại lượng lực, khối lượng và gia tốc, máy sẽ tìm đại lượng thứ ba. Ở tab thứ hai, cho khối lượng để tìm trọng lượng, hoặc trọng lượng để tìm khối lượng; g mặc định là 9,81 m/s² và bạn có thể đổi cho Mặt Trăng, một hành tinh khác hay một bài dùng 9,8, hoặc xóa đi để tìm g từ trọng lượng và khối lượng. Gam, pound, kilônewton và pound lực được đổi sang đơn vị SI trước, và mọi bước đều được hiện ra.
Điều cần để ý
- F trong F = ma là hợp lực, tức tổng mọi lực tác dụng lên vật có tính đến hướng. Đẩy một thùng hàng với lực 50 N trong khi lực ma sát là 20 N thì hợp lực là 30 N.
- 1 N = 1 kg·m/s². Một quả táo 100 g có trọng lượng khoảng 0,98 N, xấp xỉ một newton.
- Khối lượng là lượng vật chất, tính bằng kilôgam, và ở đâu cũng như nhau. Trọng lượng là một lực, tính bằng newton, và phụ thuộc vào g.
- Tăng gấp đôi lực lên cùng một khối lượng thì gia tốc gấp đôi; tăng gấp đôi khối lượng với cùng một lực thì gia tốc giảm một nửa.
- Lực có hướng. Đáp án âm nghĩa là lực hướng ngược với chiều bạn đã chọn là chiều dương.
Cách tính lực
Đổi khối lượng sang kilôgam
Gam chia cho 1000, pound nhân với 0,4536. 500 g là 0,5 kg.
Đổi gia tốc sang m/s²
ft/s² nhân với 0,3048. Với trọng lượng, gia tốc chính là g: 9,81 m/s² trên Trái Đất.
Nhân lại
F = m · a. 1200 kg · 3 m/s² = 3600 N, tức 3,6 kN.
Biến đổi để tìm các đại lượng khác
m = F/a và a = F/m. Để trống ô bạn cần tìm, máy tính sẽ viết công thức đã biến đổi trước khi thay số vào.
Trọng lượng của người 70 kg trong hệ Mặt Trời
W = mg với gia tốc trọng trường bề mặt của từng thiên thể, đã làm tròn. Khối lượng là 70 kg ở mọi hàng; chỉ g thay đổi.
| Nơi | g | Trọng lượng |
|---|---|---|
| Mặt Trăng | 1,62 m/s² | 113,4 N |
| Sao Hỏa | 3,71 m/s² | 259,7 N |
| Sao Kim | 8,87 m/s² | 620,9 N |
| Trái Đất | 9,81 m/s² | 686,7 N |
| Sao Mộc | 24,79 m/s² | 1.735,3 N |
Ví dụ có lời giải
Tìm khối lượng từ lực
plain
F = 20 N, a = 4 m/s²Để trống ô khối lượng: m = F/a = 20 / 4 = 5 kg.
Trọng lượng của bạn trên Trái Đất
plain
m = 70 kg, g = 9,81 m/s²Ở tab trọng lượng, W = mg = 70 · 9,81 = 686,7 N, khoảng 154,4 pound lực.
Cùng người đó trên Mặt Trăng
plain
m = 70 kg, g = 1,62 m/s²Đổi g thành 1,62: W = 70 · 1,62 = 113,4 N, khoảng một phần sáu trọng lượng trên Trái Đất, với cùng khối lượng 70 kg.
Lỗi thường gặp
- Gọi khối lượng là trọng lượng. 70 kg là khối lượng; trọng lượng của nó trên Trái Đất là 686,7 N. Cân sức khỏe hiện kilôgam vì nó đã chia cho g giúp bạn.
- Dùng gam. 500 g là 0,5 kg; nhập 500 sẽ cho lực lớn gấp một nghìn lần.
- Chỉ dùng một lực khi có nhiều lực tác dụng. F = ma dùng hợp lực, nên hãy cộng mọi lực có tính đến hướng trước.
- Nhầm pound với pound lực. lb là khối lượng (0,4536 kg) còn lbf là lực (4,448 N). Khối lượng 1 lb có trọng lượng khoảng 1 lbf trên Trái Đất.
- Dùng giá trị g khác với giáo trình. Một số bài làm tròn g thành 9,8 hoặc 10 m/s²; đổi ô g cho khớp, nếu không đáp án sẽ lệch chút ít.
- Bỏ qua hướng. Lực phanh lên ô tô đang chạy tới là âm nếu chiều tới là dương, và khi đó F = ma cho gia tốc âm của chuyển động chậm dần.
Câu hỏi thường gặp về lực
Công thức tính lực là gì?
F = ma, định luật II Newton: lực bằng khối lượng nhân gia tốc. Với khối lượng tính bằng kilôgam và gia tốc tính bằng m/s², lực có đơn vị newton. 1200 kg với gia tốc 3 m/s² cần 3600 N.
Định luật II Newton là gì?
Hợp lực tác dụng lên một vật bằng khối lượng nhân gia tốc của vật, F = ma. Lực lớn hơn cho gia tốc lớn hơn, và khối lượng lớn hơn cần lực lớn hơn để có cùng gia tốc.
Tính trọng lượng từ khối lượng thế nào?
Nhân với g, gia tốc rơi tự do: W = mg. Trên Trái Đất g là 9,81 m/s², nên 70 kg có trọng lượng 70 · 9,81 = 686,7 N. Đáp án là một lực, tính bằng newton.
Khối lượng và trọng lượng khác nhau thế nào?
Khối lượng là lượng vật chất trong một vật, tính bằng kilôgam, và không thay đổi theo nơi chốn. Trọng lượng là lực hút của trọng trường lên khối lượng đó, tính bằng newton, nên thay đổi theo g: 686,7 N trên Trái Đất và 113,4 N trên Mặt Trăng với cùng 70 kg.
Newton là gì?
Đơn vị SI của lực: 1 N = 1 kg·m/s², là lực truyền cho vật 1 kg gia tốc 1 m/s². 1 kN là 1000 N, và 1 pound lực khoảng 4,448 N.
Tìm khối lượng từ lực và gia tốc thế nào?
Biến đổi F = ma thành m = F/a. Lực 20 N tạo ra gia tốc 4 m/s² nghĩa là khối lượng bằng 20 / 4 = 5 kg.
g trên Mặt Trăng và các hành tinh khác là bao nhiêu?
Khoảng 1,62 m/s² trên Mặt Trăng, 3,71 trên Sao Hỏa, 8,87 trên Sao Kim và 24,79 trên Sao Mộc, so với 9,81 trên Trái Đất. Nhập giá trị bất kỳ trong số đó vào ô g ở tab trọng lượng.
