Định Luật 1 Newton
Lực không phải nguyên nhân duy trì chuyển động · Quán tính · Mức quán tính & khối lượng
▸ Quan niệm sai lầm của Aristotle
Từ thời cổ đại, nhà triết học Hy Lạp Aristotle ($384$–$322$ TCN) cho rằng: lực là nguyên nhân gây ra và duy trì chuyển động. Nghĩa là muốn vật chuyển động thì phải có lực tác dụng, và khi ngừng tác dụng lực thì vật dừng lại.
Quan niệm này tồn tại gần $2000$ năm vì trong đời sống, khi ta đẩy một vật trên mặt bàn rồi ngừng đẩy, vật quả thực dừng lại. Tuy nhiên, nguyên nhân vật dừng lại không phải vì "thiếu lực" mà vì lực ma sát — thứ mà thời Aristotle chưa được hiểu rõ.
▸ Thí nghiệm của Galilei
Nhà vật lí Galilei ($1564$–$1642$) đã bác bỏ quan niệm của Aristotle bằng thí nghiệm nổi tiếng với hai máng nghiêng:
Lực (như lực ma sát) chính là nguyên nhân làm thay đổi chuyển động (cụ thể ở đây là làm dừng lại).
Năm $1687$, Newton kế thừa và phát triển ý tưởng của Galilei, phát biểu thành định luật chuyển động đầu tiên:
• Đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên.
• Đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.
▸ Phân tích nội dung định luật
| Điều kiện | Kết quả |
|---|---|
| Không có lực tác dụng ($\vec{F} = \vec{0}$) | Vật giữ nguyên trạng thái |
| Có lực nhưng hợp lực bằng không ($\vec{F}_1 + \vec{F}_2 + ... = \vec{0}$) | Vật giữ nguyên trạng thái |
| Vật đang đứng yên | Tiếp tục đứng yên ($v = 0$) |
| Vật đang chuyển động | Tiếp tục chuyển động thẳng đều ($v$ không đổi) |
• Đang đứng yên → vẫn đứng yên.
• Đang đi → vẫn đi thẳng đều.
Nói cách khác: chỉ khi có hợp lực khác 0, vận tốc mới thay đổi.
▸ Các hiểu lầm thường gặp cần tránh
Từ Định luật 1 Newton, ta có thể rút ra các hệ quả quan trọng để giải bài tập:
② Vật đứng yên $\Longleftrightarrow$ Hợp lực $= \vec{0}$.
③ Vận tốc thay đổi (tăng / giảm / đổi hướng) $\Longleftrightarrow$ Hợp lực $\ne \vec{0}$ — chắc chắn có lực tác dụng.
▸ Ví dụ minh họa
Phân tích lực: Sách chịu 2 lực:
• Trọng lực $\vec{P}$ hướng xuống.
• Phản lực $\vec{N}$ của bàn hướng lên.
Sách đứng yên $\Rightarrow$ hợp lực = 0 $\Rightarrow$ $\vec{P} + \vec{N} = \vec{0}$, tức là $\vec{N}$ và $\vec{P}$ cân bằng nhau (cùng độ lớn, ngược chiều).
Phân tích: Ô tô chuyển động thẳng đều $\Rightarrow$ hợp lực bằng 0.
• Theo phương ngang: lực đẩy động cơ cân bằng với lực cản (ma sát + sức cản không khí).
• Theo phương thẳng đứng: trọng lực cân bằng với phản lực mặt đường.
Lưu ý: Có lực đẩy nhưng vẫn cân bằng → vận tốc không đổi.
Phân tích: Vận tốc thay đổi $\Rightarrow$ hợp lực $\neq \vec{0}$.
Quả táo chỉ chịu trọng lực $\vec{P}$ (bỏ qua sức cản không khí) → có lực tác dụng theo phương thẳng đứng → vận tốc tăng dần theo thời gian.
▸ Quy trình giải bài tập
• Đứng yên hoặc thẳng đều → hợp lực $= \vec{0}$.
• Vận tốc thay đổi → hợp lực $\neq \vec{0}$.
▸ Khái niệm quán tính
▸ Mức quán tính & khối lượng
• Khối lượng càng lớn → mức quán tính càng lớn → càng khó thay đổi vận tốc.
• Khối lượng càng nhỏ → mức quán tính càng nhỏ → càng dễ thay đổi vận tốc.
▸ Ứng dụng quán tính trong đời sống
a) Hành khách trên xe — phần thân trên không gắn chặt với xe nên theo quán tính giữ vận tốc cũ:
| Tình huống | Hành khách bị | Lí do (quán tính) |
|---|---|---|
| Xe tăng tốc đột ngột | Ngả về phía sau | Thân trên giữ vận tốc cũ (nhỏ hơn) |
| Xe phanh gấp | Chúi về phía trước | Thân trên giữ vận tốc cũ (lớn hơn) |
| Xe rẽ phải đột ngột | Nghiêng sang trái | Thân trên giữ hướng cũ (thẳng) |
| Xe rẽ trái đột ngột | Nghiêng sang phải | Thân trên giữ hướng cũ (thẳng) |
b) Các ứng dụng khác:
• Galilei + Newton (đúng): lực thay đổi chuyển động.
• Định luật 1 Newton: $\vec{F}_{hl} = \vec{0}$ $\Leftrightarrow$ vật giữ nguyên trạng thái (đứng yên / thẳng đều).
• Vận tốc thay đổi $\Leftrightarrow$ hợp lực $\neq \vec{0}$.
• Quán tính: xu hướng bảo toàn vận tốc của mọi vật.
• Mức quán tính đặc trưng bởi khối lượng — khối lượng càng lớn, càng khó thay đổi vận tốc.
• Định luật 1 Newton còn gọi là Định luật quán tính.
Để xem lý thuyết đầy đủ (kèm các phương pháp giải mở rộng, mẹo phân tích lực, các sai lầm thường gặp khi vận dụng định luật, các bài tập nâng cao), hãy tham khảo bài viết bên dưới:
📚 Xem thêm: Lý thuyết đầy đủ + Phương pháp giải + Mẹo & sai lầm thường gặp tại Edus.vnSau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 22 câu bám sát chương trình SGK Vật Lí 10!
Cùng luyện Bài 14 — Định luật 1 Newton!
22 câu: 17 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!
Thầy Phạm Trần Quốc Anh
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Vật Lý THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Lê Quí Đôn