Tổng hợp công thức và lý thuyết về định luật 2 Newton – Vật lý 10 VUIHOC

Phát biểu nội dung định luật 2 Newton

Nội dung định luật II Newton: Gia tốc của một vật 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.

Công thức định luật 2 Newton

Theo định luật II Newton: $vec{a} = frac{vec{F}}{m}$

Trong đó ta có:

• $vec{F}$: là độ lớn của lực (tính theo đơn vị N)
• $m$: là khối lượng của vật (tính theo đơn vị kg)
• $vec{a}$: 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: $vec{F} = mvec{a}$

Trong trường hợp, vật chịu tác dụng của nhiều lực thì ta có hợp lực $vec{F}$ được tính bằng: $vec{F} = vec{F}_1 + vec{F}_2 + … + vec{F}_n$

Đăng ký ngay để được các thầy cô ôn tập và xây dựng lộ trình học tập THPT vững vàng

Mở rộng định luật 2 Newton

Từ công thức trên, theo định luật II Newton thì Vector gia tốc luôn cùng hướng với vector lực: $vec{F} vec{a}$

Theo định luật I Newton: nếu 1 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 1 vật có mối quan hệ: $vec{P} = m vec{g}$

Độ lớn trọng lực là trọng lượng: $P = mg (N)$

Trong đó ta có:

• $P$: 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)

Bài tập luyện tập định luật 2 Newton

Câu 1: Một vật đang đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang thì được truyền 1 lực F. Sau 10s vật này đạt được vận tốc 4m/s. Bỏ qua ma sát giữa vật và mặt phẳng, nếu giữ nguyên hướng của lực mà tăng gấp 2 lần độ lớn lực F vào vật thì sau 5s vận tốc của vật là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

• Áp dụng công thức: $v_1 = v_0 + a_1t_1 Rightarrow a_1 = frac{v_1 – v_0}{t_1} = frac{4 – 0}{10} = 0.4 m/s^2$
• Mà $F_1 = ma_1 = m cdot 0.4 (N)$
• Khi tăng lực F gấp đôi thành $F_2 = 2 cdot F_1 = 0.8m$ → $a_2 = frac{F_2}{m} = 0.8m/s^2$
• Mà $v_2 = v_0 + a_2t_2 = 0 + 0.8 cdot 15 = 12 m/s$
• Vậy khi giữ nguyên hướng của lực và tăng gấp 2 lần độ lớn lực F vào vật thì sau 15s vận tốc của vật là 12 m/s

Câu 2: Một ô tô có khối lượng 1.5 tấn đang chuyển động với vận tốc v = 54 km/h thì hãm phanh và chuyển động chậm dần đều. Biết lực hãm bằng 3000N. Tính quãng đường và thời gian xe đi được cho đến khi xe dừng hẳn lại.

Hướng dẫn giải:

• Ta có: $v_0 = 54 km/h = 15 m/s$, khi xe dừng hẳn lại thì $v = 0 m/s$
• Chọn chiều dương là chiều chuyển động, gốc thời gian là lúc bắt đầu hãm phanh. Định luật II Newton cho biết $vec{F_h} = mvec{a}$
• Chiều dương $-F_h = ma$ → $a = frac{-F}{m} = frac{-3000}{1500} = -2 m/s^2$
• Áp dụng công thức $v^2 – v_0^2 = 2a cdot s$ → $s = frac{15^2 – 0^2}{2 cdot 2}$ → $s = 56.25 m$
• Mà $v = v_0 + at$ → $s = frac{v – v_0}{a} = frac{0 – 15}{2} = 7.5 (s)$
• Vậy kể từ khi bắt đầu hãm phanh, xe di chuyển thêm được 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 thời gian 4s, vật di chuyển được quãng đường 24 m. Biết vật luôn chịu tác dụng của lực kéo $F_k$ và lực cản $F_c = 0.5 N$. Tính độ lớn của lực kéo.

Hướng dẫn giải:

• Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật
• Theo định luật II Niu-tơn thì $vec{F} + vec{F_c} = mvec{a}$
• Chiếu lên chiều dương ta có $F – F_c = ma$ → $F = ma + F_c$ (1)
• Mà $s = v_0t + frac{1}{2}at^2$ → $24 = 1.4 + frac{1}{2}a cdot 4^2$ → $a = 2 m/s^2$
• Thay vào phương trình (1) ta có $F = 0.5 cdot 2 + 0.5 = 1.5 N$
• 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 $vec{F_1}$ 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 $vec{F_2}$ theo phương ngang và tăng tốc đến 15 m/s cũng trong một khoảng thời gian là t. Tính tỉ số $frac{F_2}{F_1}$.

Hướng dẫn giải:
Áp dụng định luật 2 Newton cho vật ta có:

• Trên đoạn đường AB: $a_1 = frac{F_1}{m}$ (1)
• Trên đoạn đường BC: $a_2 = frac{F_2}{m}$ (2)
• Lấy $frac{(2)}{(1)}$ ta được $frac{F_2}{F_1} = frac{a_2}{a_1}$ (3)

Mặt khác ta có:

• $a_1 = frac{v1-v{o1}}{t} = frac{10-0}{t} = frac{10}{t}$
• $a_2 = frac{v2-v{o2}}{t} = frac{15-10}{t} = frac{5}{t}$

Thay vào phương trình (3) ta được: $frac{F_2}{F_1} = frac{frac{5}{t}}{frac{10}{t}} = frac{1}{2}$

Vậy tỉ số giữa $frac{F_2}{F_1} = frac{1}{2}$

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 $F_c = 0.02 N$.

a) Hãy tính lực kéo $vec{F_k}$.

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

• $m = 200 g = 0.2 kg; s = 100 cm = 1 m; t = 5s; v_0 = 0$

• $F_c = 0.02 N$; $s = v_0t + frac{1}{2}at^2$ → $a=0.08 (m/s^2)$

• $F_k – F_c = ma$ → $F_k = F_c + ma = 0.036 N$

• Vậy lực kéo $vec{F_k} = 0.036 N$

• Để vật chuyển động thẳng đều thì $F_k – F_c = 0$ → $F_k = F_c = 0.02 N$

• Vậy lực kéo $vec{F_k}$ để vật tiếp tục chuyển động thẳng đều là $F_k = 0.02 N$

Qua bài viết này, Izumi.Edu.VN mong rằng có thể giúp các em hiểu được kiến thức cơ bản về định luật II Newton. Để học nhiều hơn các kiến thức Vật lý 10 cũng như Vật lý THPT thì các em hãy truy cập Izumi.Edu.VN hoặc đăng ký khoá học với các thầy cô Izumi ngay bây giờ nhé!

Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Công thức