Lực

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Lực thường được mô tả là các lực kéo hoặc đẩy, do các hiện tượng như lực hấp dẫn, từ trường, hoặc bất cứ cái gì có thể làm một khối vật chất thay đổi gia tốc chuyển động hoặc biến dạng

Lực là một đại lượng vật lý được dùng để biểu thị tương tác giữa các vật, làm thay đổi trạng thái chuyển động của các vật. Lực bao gồm cả hai yếuy tố là độ lớn và hướng.

Lực tác động vào một vật thể có thể làm nó xoay hoặc biến dạng, hoặc thay đổi về ứng suất, và thậm chí thay đổi　về thể tích.

Ví dụ: lực làm cho vật thay đổi trạng thái như: lực dùng để bẻ đôi cây đũa; lực làm cho vật chuyển động như: lực dùng để đẩy hay kéo một vật làm cho vật di chuyển

Lực thường có ký hiệu là F, được đo bằng đơn vị newton trong hệ SI, viết tắt là N:

1 N = 1 kg m / s²

Biểu diễn lực

Lực là 1 đại lượng véctơ được biểu diễn bằng một mũi tên có:

Gốc là điểm đặt của lực
Phương, chiều trùng với phương, chiều của lực
Độ dài biểu thị cường độ của lực theo tỉ lệ xích cho trước

Lực cơ bản

Có bốn loại lực được xem như lực tương tác cơ bản của vật:

Lực hấp dẫn, thí dụ: lực hút của Trái Đất, lực của bất kỳ vật thể nào (rất nhỏ)
Lực điện từ, thí dụ: lực hút của nam châm, dây điện có dòng điện chạy qua
Lực tương tác yếu, thí dụ: lực tạo ra sự phân rã phóng xạ
Lực tương tác mạnh, thí dụ: lực hút của các hạt tạo nên hạt nhân

Các dạng của lực

Qua các nhận xét từ nhiều thí nghiệm, lực ở các dạng cơ bản sau:

Lực đẩy

Lực gây chuyển động

Mọi chuyển động có vận tốc V(t) thì lực được xác định

$F = m a = m \frac{dV(t)}{dt}$ hay

Lực làm cho vật di chuyển tỉ lệ thuận với khối lượng của vật và gia tốc di chuyển của vật

F = m a

F - lực, đo bằng newton (N) = kg m/s²

m - khối lượng của vật, kg

a - gia tốc, m/s²

$a = \frac{v}{t}$

a - gia tốc, đo bằng đơn vị mét/giây²

v - vận tốc, đo bằng đơn vị mét/giây (m/s)

t - thời gian, đo bằng đơn vị giây (s)

Nếu có một lực làm cho vật di chuyển với gia tốc a, lực tác động trên vật là lực tổng của lực tác động theo chiều ngang và lực tác động theo chiều dọc

F = F cos θ + F sin θ

F cos θ - lực tác động trên vật làm cho vật di chuyển theo chiều ngang

F Sin θ - lực tác động trên vật làm cho vật di chuyển theo chiều dọc

Động lực

Động lực là lực tác động trên một động lượng.

F_p = F t

Từ công thức tính lực

F = m a

F = $m \frac{v}{t}$ hay

m v = F t

Từ công thức tính động lượng P = m v

P = m v = F t

Mọi động lượng đều có một động lực bằng tích của lực tác động trong một điểm thời gian.

Cụ thể, khi một vật chịu lực tác động, F, từ vật khác, động lượng, P, của nó thay đổi với thời gian, t, theo định luật 2 Newton:

$\mathbf F = \frac{d\mathbf P}{dt}$

Do động lượng là đại lượng véctơ và sự thay đổi của động lượng theo thời gian cũng là đại lượng véctơ, lực được biểu diễn bằng véctơ. Hướng véctơ lực chỉ hướng tác dụng của lực, chính là hướng thay đổi của động lượng. Độ lớn véctơ lực chỉ cường độ của lực, chính là độ lớn thay đổi của động lượng. Có thể đặt gốc véctơ lực lên điểm chịu tác động.

Lực sinh Công

Bài chi tiết: Công cơ học

Khi lực tác động lên vật thể và vật thể di chuyển dưới tác động này, lực sinh ra một dạng năng lượng gọi là công cơ học. Do năng lượng bảo toàn, nguồn sinh ra lực sẽ mất bớt năng lượng nếu công sinh ra dương, hoặc thêm năng lượng, nếu công sinh ra âm.

Trong một trường lực mà công cơ học sinh ra khi vật di chuyển từ điểm A tới B không phụ thuộc vào đường đi cụ thể từ A đến B thì trường lực gọi là trường lực bảo toàn. Các ví dụ của lực bảo toàn là lực hấp dẫn, lực tĩnh điện. Ví dụ về lực không bảo toàn là lực ma sát.

Lực cản

Lực masat

Áp lực

Áp lực là lực tác động trên diện tích bề mặt của một vật hay lực ép vuông góc với mặt chịu lực. Theo nghĩa chung, cũng như khái niệm lực tổng quát, áp lực là đại lượng véc-tơ. Tuy nhiên vì đã xác định được phương (vuông góc với mặt chịu lực) và chiều (hướng vào mặt chịu lực) nên khi nói về áp lực, người ta có thể chỉ nói về độ lớn (cường độ).

$P = \frac {F}{S} = \frac{N}{m^2}$

Trường lực

Lực tác động lên vật thể nằm trong một môi trường có thể tùy thuộc vào vị trí của vật thể (xem định luật vạn vật hấp dẫn Newton, định luật Coulomb, ...). Biểu diễn lực theo vị trí gọi là trường lực hay trường véctơ lực.

Cơ học cổ điển

Trong cơ học cổ điển, các lực mà vật thể chịu tác động có thể không phụ thuộc vào hệ quy chiếu (ví dụ như lực chỉ phụ thuộc vào khoảng cách, một đại lượng không thay đổi khi hệ quy chiếu thay đổi) hoặc có phụ thuộc vào hệ quy chiếu (ví dụ như lực từ, phụ thuộc vào vận tốc các hạt mang điện).

Có thể phân loại lực ra làm hai theo tính chất tương đối của chúng. Các lực mà không phụ thuộc vào biến đổi hệ quy chiếu, hoặc không bao giờ biến mất dưới phép biến đổi hệ quy chiếu đều có thể quy về các lực cơ bản. Các lực mà phụ thuộc biến đổi hệ quy chiếu và luôn tìm được hệ quy chiếu (gọi là hệ quy chiếu quán tính) mà lực này biến mất gọi là lực quán tính.

Các ví dụ của lực quán tính là lực ly tâm hay lực Coriolis. Các mô hình vật lý hiện đại cho biết, trong tự nhiên, có bốn loại lực cơ bản là lực điện từ, lực yếu, lực mạnh và lực hấp dẫn. Mọi lực mà các thí nghiệm bắt gặp trong các hệ quy chiếu quán tính đều có thể quy về bốn loại lực này, khi xem xét chi tiết.

Thống nhất lực

Mô hình của thuyết tương đối rộng thống nhất lực hấp dẫn thành một loại lực quán tính đặc biệt, và cả lực quán tính và lực hấp dẫn đều là hệ quả của độ cong của không-thời gian.

Ở các điều kiện vật lý thích hợp, ví dụ như điều kiện của vũ trụ ở gần thời điểm diễn ra Vụ Nổ Lớn, các mô hình vật lý hiện đại còn cho thấy lực điện từ và lực yếu là một loại.

Mở rộng lực

Khái niệm lực cũng được mở rộng cho các bài toán chuyển động phi tịnh tiến hoặc cơ học phi cổ điển.

Mômen lực

Trong chuyển động quay của cơ học cổ điển, lực được mở rộng thành mô men lực, thể hiện tác động gây ra sự quay quanh một điểm hoặc một trục của một vật thể. Khi có mô men lực, τ, mô men động lượng, L, thay đổi theo phương trình tương tự như định luật 2 Newton:

d''L/dt = τ

Như vậy, nếu không có mô men lực tác động lên vật, mô men động lượng của vật thể sẽ không thay đổi theo thời gian. Đây là định luật bảo toàn mômen động lượng.

Lực-4

Trong thuyết tương đối hẹp, khái niệm lực được mở rộng thành lực-4, song song với việc mở rộng khái niệm đạo hàm riêng theo thời gian và khái niệm động lượng cho không-thời gian.

Lực-4 có thể định nghĩa từ định luật 2 Newton mở rộng cho không thời gian. Cụ thể lực-4 F^a tác động vào vật có khối lượng nghỉ m₀ gây ra gia tốc-4 A^a là:

$F^a := m_0 A^a = \left(\gamma \dot{m} c, \gamma \mathbf{f} \right)$

với:

$\gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - u^2/c^2}}$
m là khối lượng toàn phần
u là vận tốc di chuyển của vật
c là tốc độ ánh sáng

và

$\mathbf{f} = m_0 \dot{\gamma} \mathbf{u} + m_0 \gamma \mathbf{\dot{u}}$

Tham khảo

(bằng tiếng Việt)

Các lực trong tự nhiên. V. Grigoriev, G. Miakisev; Ngô Đặng Nhân dịch - Tái bản lần 1. NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2002, 527tr
Corbell, H.C.; Philip Stehle (1994). Classical Mechanics p 28,. New York: Dover publications. ISBN 0-486-68063-0.
Cutnell, John d.; Johnson, Kenneth W. (2004). Physics, Sixth Edition. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons Inc.. ISBN 041-44895-8.
Feynman, R. P., Leighton, R. B., Sands, M. (1963). Lectures on Physics, Vol 1. Addison-Wesley. ISBN 0-201-02116-1.
Halliday, David; Robert Resnick; Kenneth S. Krane (2001). Physics v. 1. New York: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-32057-9.
Parker, Sybil (1993). Encyclopedia of Physics, p 443,. Ohio: McGraw-Hill. ISBN 0-07-051400-3.
Sears F., Zemansky M. & Young H. (1982). University Physics. Reading, MA: Addison-Wesley. ISBN 0-201-07199-1.
Serway, Raymond A. (2003). Physics for Scientists and Engineers. Philadelphia: Saunders College Publishing. ISBN 0-534-40842-7.
Tipler, Paul (2004). Physics for Scientists and Engineers: Mechanics, Oscillations and Waves, Thermodynamics (ấn bản 5th). W. H. Freeman. ISBN 0-7167-0809-4.
Verma, H.C. (2004). Concepts of Physics Vol 1. (ấn bản 2004 Reprint). Bharti Bhavan. ISBN 81-7709-187-5.

Liên kết ngoài

(Nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/L%E1%BB%B1c)

Lực

//<![CDATA[ if (window.showTocToggle) { var tocShowText = "xem"; var tocHideText = "ẩn"; showTocToggle(); } //]]> Biểu diễn lực