Trong chương trình học những năm tháng trung học phổ thông thì lực quán tính là một trong những kiến thức vô cùng quan trọng mà ai cũng cần nắm được. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ khái niệm quán tính là gì, lực quán tính là gì cũng như lực quán tính xuất phát từ đâu. Thực chất, những lý thuyết này không chỉ là chương trình để học trong sách vở mà nó còn tồn tại trong cuộc sống hằng ngày. Chính vì vậy, để giúp các bạn có thể hiểu hơn thế nào là quán tính cũng như tự lý giải được những hiện tượng tự nhiên trong cuộc sống hằng ngày thì dứa vàng sẽ tổng hợp lại kiến thức trong bài viết sau.

Quán tính là gì

Quán tính là từ chỉ lực cản của bất cứ vật thể nào đối với bất cứ sự thay đổi nào về vận tốc của nó. Điều này bao gồm cả sự thay đổi với tốc độ hoặc hướng chuyển động của một đối tượng. Ở một khía cạnh của tính chất này là xu hướng của vật thể tiếp tục chuyển động trên một đường thẳng và có tốc độ không đổi khi không có lực nào tác động lên chúng.

Khi có bất cứ một lực tác động vào thì vận tốc của vật sẽ có thể bị thay đổi đột ngột vì vật nào cũng đều có quán tính. Dễ hiểu hơn thì quán tính chính là tính chất giữ nguyên vận tốc và hướng chuyển động của một vật. Để giải thích về quán tính thì mời bạn xem ví dụ sau đây:

Lực tác dụng càng lớn thì biến đổi chuyển động sẽ diễn ra càng nhanh.

Ví dụ: Bạn ngồi trên oto sẽ bị lao người về phía trước nếu chiếc oto đó phanh gấp vì nó có quán tính.

Hai vật có khối lượng càng lớn thì sự biến đổi chuyển động diễn ra càng chậm

Ví dụ: Hai chiếc xe tải có khối lượng khác nhau đang chuyển động cùng một vận tốc. Nhưng nếu phanh với lực ngang nhau thì chiếc xe tải có khối lượng lớn hơn sẽ lâu dừng lại hơn chiếc còn lại.

Quán tính nghĩa là gì? (Ảnh: Internet)

Lực quán tính là gì

Lực quán tính còn được biết là lực ảo, đây là một lực xuất hiện trên mọi khối lượng trong hệ quy chiếu phi quán tính. Lực quán tính chính là lực sinh ra trong hệ quy chiếu phi quán tính và nó có thể gây biến dạng và gia tốc cho một vật, lực quán tính không có phản lực.

Còn theo định nghĩa trong cơ học cổ điển thì lực quán tính là lực tác động lên vật và nó phụ thuốc vào trạng thái chuyển động của hệ quy chiếu. Lực quán tính không thể quy về lực cơ bản vì nó không biến mất dưới phép biến đổi quy chiếu. Các hệ quy chiếu không có gia tốc (chuyển động thẳng đều) so với hệ quy chiếu quán tính thì đều là quán tính. Hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc với quy chiếu quán tính thì là phi quán tính. Lực quán tính tỷ lệ thuận với khối lượng vật thể và gia tốc của hệ quy chiếu phi quán tính so với quán tính => lực này có hướng ngược lại với hướng gia tốc. Trong cơ học cổ điển thì lực quán tính được đưa ra để giải thích hiện tượng cơ học trong hệ quy chiếu phi quán tính. Nếu coi lực quán tính là một thành phần trong các lực thì định luật cơ học đó sẽ được thỏa mãn.

Công thức tính lực quán tính

Nếu xét một vật có khối lượng m nằm trong hệ quy chiếu phi quán tính, trong một thời điểm nhất định thì hệ quy chiếu này sẽ chuyển động với gia tốc a so với hệ quy chiếu quán tính.

Trong đó:

• Fqt: Llà lực quán tính (N)
• m: Là khối lượng của vật
• a: Gia tốc trong hệ quy chiếu chuyển động (m/s2)

Lực quán tính sẽ chỉ xuất hiện khi 1 hệ quy chiếu có gia tốc cao hơn so với hệ quy chiếu khác. Một hệ quy chiếu có thể được gia tốc theo bất cứ phương pháp nào nên lực quán tính sẽ tùy ý. Bốn lực quán tính thường được định nghĩa theo cách gia tốc xảy ra đó là:

• 2 lực được tạo ra từ chuyển động quay nào đó (Lực coriolis và lực quán tính ly tâm)
• 1 lực gây ra bởi 1 gia tốc tương đối theo 1 đường thẳng
• 1 lực có tên là lực Euler được sinh ra bởi sự thay đổi của tốc độ quay

Lực quán tính li tâm là gì

Lực quán tinh li tâm là trường hợp riêng của lực quán tính và nó chỉ xuất hiện ở hệ quy chiếu với vật có chuyển động tròn. Đây là hệ quả của trường gia tốc, xuất hiện trong hệ quy chiếu không tồn tại quán tính. Trường hợp này còn có tên gọi khác là hệ quy chiếu quay và trong hệ quy chiếu này bạn sẽ nhận ra các vật thể vốn chuyển động thẳng đều tỏng hệ quy chiếu quán tính và nó sẽ bị đẩy theo phương xuyên tâm quay.

Lực quán tính li tâm thường tác động tới vật nằm trong hệ chiếu quay có phương là đường thẳng, kết nối tâm đường cong và tâm của chuyển động. Chiều hướng từ tâm của đường cong sẽ hơi chếch ra ngoài và lực li tâm có tỷ lệ thuận với khối lượng vật chuyển động. Bình phương tốc độ dài và tỉ lệ nghịch với bán kính đường cong.

Li tâm quán tính là gì? Thế nào là quán tính li tâm (Ảnh: Internet)

Giải thích hiện tượng trong thực tế

• Hành tinh chuyển động với quỹ đạo gần tròn, ổn định quanh mặt trời. Nhờ lực hướng tâm mà các hình tinh đã chuyển động theo quỹ đạo gần giống hình tròn quanh mặt trời. Đồng thời, sự chuyển động này cũng tạo ra lực quán tính ly tâm, nên các hành tinh sẽ không bị hút về phía mặt trời.
• Mặt trăng chuyển động xung quanh Trái Đất và nhờ có lực hấp dẫn nên mặt trăng có thể chuyển động. Tuy vậy, mặt trăng và vệ tinh nhân tạo vẫn không rơi vào trái đất nhờ tốc độ chuyển động tạo ra quán tính ly tâm giúp cân bằng với lực hút trái đất.
• Các khúc cua vòng tròn trên đường được thiết kế mặt đường dốc nghiêng ra ngoài để tránh xe vào khúc cua với tốc độ lớn khiến quán tính li tâm làm xe trượt khỏi đường.
• Máy giặt thường chúng ta sử dụng hằng ngày chuyển động quay tròn của động cơ nhằm tạo ra chuyển động tròn trong lồng giặt. Khi quần áo được giặt xong chính những chuyển động tròn này sẽ tạo ra lực quán tính ly tâm làm đẩy văng các hạt nước bám trên vải ra khỏi lồng giặt nhờ đó mà quần áo được vắt khô nhanh hơn.

Những ví dụ về lực quán tính trong cuộc sống hằng ngày

1. Khi bạn sử dụng búa để đóng đinh thì khi búa chạm với đinh, búa sẽ dừng lại nhưng đinh sẽ theo quán tính mà ghim vào tường.
2. Khi bạn rũ bỏ bụi bẩn khỏi quần áo, giẻ lau, hay tấm trải sàn thì bạn hay rũ rồi dừng lại đột ngột nhưng quán tính sẽ chuyển động và rời khỏi thảm.
3. Khi bạn sử dụng bút bi hoặc bút mực, khi mực bị tắc thì theo thói quen bạn sẽ vẩy bút thật mạnh rồi dừng lại đột ngột để mực chuyển động theo quán tính và bạn có thể viết tiếp.
4. Trong cuộc kéo co, nếu một đội thả tay ra thì đội còn lại sẽ ngã về phía kéo của sợi dây.
5. …

>>> Có thể bạn quan tâm: Tần số là gì? Hertz là gì (hz)? Đặc điểm cơ bản của các loại tần số

Tạm kết

Hy vọng rằng thông qua bài viết trên bạn đã hiểu được rõ khái niệm lực quán tính là gì cũng như những hiện tượng, ví dụ về lực quán tính xảy ra xung quanh cuộc sống bạn hằng ngày. Dứa vàng tin rằng, với những thông tin được chia sẻ ở trên thì bạn sẽ biết được công thức tính lực quán tính và một số hệ quy chiếu khác nhau để từ đó áp dụng vào bài tập và thực tế. Nếu có ý kiến đóng góp, hãy để lại bình luận bên dưới để dứa vàng.net ngày một phát triển hơn. Chúc các bạn thành công.

Jasmine Vu – Duavang.net