Lực là gì?

Lực là một khái niệm trong vật lý, nó được hiểu là một tác động có khả năng thay đổi trạng thái chuyển động hoặc hình dạng của vật thể. Lực có thể làm cho vật thể di chuyển hoặc ngừng lại, thay đổi hướng chuyển động, biến dạng vật thể, hoặc tác động lên các tính chất khác của vật thể.

Đơn vị của lực là “newton” ký hiệu là “N”.

Một newton tương đương với lực cần thiết để làm cho một vật có khối lượng 1 kilogram chuyển động với gia tốc 1 mét trên giây vuông.

Có nhiều loại lực khác nhau, ví dụ như lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát, lực điện, lực từ, lực hạt nhân, và nhiều loại khác. Mỗi loại lực có tính chất và cách tác động khác nhau lên các vật thể.

Lực có thể được biểu diễn bằng hướng, độ lớn và điểm đặt. Hướng của lực chỉ ra phương và chiều mà lực đang tác động. Độ lớn của lực cho biết mức độ mạnh yếu của lực. Điểm đặt của lực là vị trí mà lực được áp dụng lên vật thể.

Có thể nói rằng, lực là một nguyên nhân gây ra sự thay đổi của một vật về vật tốc, chuyển động có gia tốc hoặc làm biến dạng nó.

Trọng lực là gì?

Trọng lực là một loại lực đặc biệt mà tất cả các vật thể trên Trái đất đều trải qua. Đây là lực hấp dẫn mà Trái đất tác động lên mỗi vật thể dựa trên khối lượng của nó. Trọng lực có tác dụng kéo mọi vật thể về phía trung tâm của Trái đất.

Trọng lực được biểu thị bằng đơn vị “newton” (N). Công thức để tính trọng lực là F = m * g, trong đó F là trọng lực, m là khối lượng của vật thể và g là gia tốc trọng trường. Gia tốc trọng trường trên bề mặt Trái đất xấp xỉ 9.8 m/s².

Trọng lực là nguyên nhân chính tạo ra trọng lượng của các vật thể. Nó là lực đẩy lên mà chúng ta cảm nhận khi đứng trên mặt đất. Điều này giúp vật thể trở nên nặng và yếu tố quan trọng trong việc duy trì sự ổn định của địa cầu và các hệ thống vũ trụ khác.

Trọng lực cũng là nguyên nhân chính của hiện tượng rơi tự do. Khi một vật thể được thả tự do, nó sẽ rơi xuống do trọng lực tác động lên nó mà không gặp sự cản trở từ lực ma sát hay lực kháng không khí.

Trọng lực là một khía cạnh quan trọng trong nghiên cứu về cơ học và vật lý, và nó ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh của cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Lực bảo toàn là gì?

Lực bảo toàn (hay Nguyên lý bảo toàn năng lượng) là một nguyên lý trong vật lý mô tả sự biến đổi và chuyển đổi năng lượng giữa các hệ thống vật lý. Theo nguyên lý này, tổng năng lượng của một hệ thống đóng (không có lực ngoại) không thay đổi theo thời gian.

Nguyên lý bảo toàn năng lượng cho biết rằng năng lượng không thể bị tạo ra hoặc tiêu diệt, mà chỉ có thể chuyển đổi từ một hình thức sang hình thức khác. Trong một hệ thống đóng, năng lượng có thể chuyển đổi từ dạng cơ học (như chuyển động) sang dạng nhiệt (như nhiệt độ), từ dạng điện (như điện năng) sang dạng cơ học, và ngược lại.

Ví dụ, trong một vụ va chạm giữa hai vật thể, tổng năng lượng của hệ thống (bao gồm năng lượng động và năng lượng tiềm) sẽ không thay đổi nếu không có sự tác động từ lực ngoại, dù các vật thể có thể chuyển động và biến dạng sau va chạm.

Nguyên lý bảo toàn năng lượng là một trong những nguyên lý quan trọng nhất trong vật lý và được áp dụng rộng rãi trong nghiên cứu và ứng dụng thực tế. Nó giúp xác định các quy tắc và hệ số tỷ lệ trong các quá trình vật lý, từ cơ học cổ điển đến cơ học lượng tử và các lĩnh vực khác.

Lực hấp dẫn là gì?

Lực hấp dẫn là lực làm cho các vật có trọng lượng. Lực hấp dẫn là lực hút, điểm đặt của lực hấp dẫn nằm ngay tâm của vật, giá của lực hấp dẫn là đường thẳng đi qua tâm của hai vật.

Trong vật lý học, lực hấp dẫn là một hiện tượng tự nhiên mà tất cả các vật có khối lượng đều bị hút về nhau.

Lực hấp dẫn là một loại lực mà các vật thể có khối lượng tương tác với nhau. Đây là lực tác động giữa các vật thể do sự hấp dẫn của khối lượng của chúng. Lực hấp dẫn cũng được gọi là lực hấp dẫn trọng lực.

Theo lý thuyết hấp dẫn của Newton, lực hấp dẫn giữa hai vật thể tỉ lệ thuận với tích của khối lượng của hai vật thể đó và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Công thức để tính lực hấp dẫn là

F = G X (m1 X m2) / r²

Trong đó:

F là lực hấp dẫn,
G là hằng số hấp dẫn (hằng số Gravita)
m1 và m2 là khối lượng của hai vật thể và r là khoảng cách giữa chúng

Lực hấp dẫn chủ yếu được tạo ra bởi Trái đất và là nguyên nhân chính của trọng lực mà chúng ta cảm nhận hàng ngày. Lực hấp dẫn giữ các hành tinh trong quỹ đạo xung quanh Mặt trời và là nguyên nhân của hiện tượng triều cường trên biển.

Lực hấp dẫn cũng được áp dụng trong vật lý vũ trụ để mô tả tác động của các vật thể lớn, như sao, hành tinh, và các hệ thiên thể lên nhau. Nó cũng là cơ sở cho các lý thuyết về vũ trụ như lý thuyết hấp dẫn của Newton và lý thuyết tương đối của Einstein.

Đơn vị đo lực là gì?

Đơn vị đo của lực hay đơn vị đo của trọng lực là Newton, được viết tắt là N. Đây là một đơn vị đo tiêu chuẩn được quy định trong hệ đo lường quốc tế (SI). Là đơn vị tiêu chuẩn được toàn thế giới chấp nhận và sử dụng rộng rãi.

Đơn vị đo của lực được lấy theo tên của nhà bác học Isaac Newton. Isaac Newton (1642 – 1726) là một nhà toán học, nhà vật lý học, nhà thiên văn học, nhà thần học người Anh.

Một newton tương đương với lực cần thiết để tác động lên một vật thể có khối lượng 1 kilogram và làm cho nó chuyển động với gia tốc 1 mét trên giây vuông.

Công thức tính trọng lực

Công thức tính trọng lực được thể hiện như sau:

P = m.g

Trong đó:

M là khối lượng của một vật có đơn vị là kg
g là gia tốc trọng trường của vật và có đơn vị là m/s2.

Một vật ở trên trái đất sẽ có gia tốc trọng trường là 9,8 m/s. Tuy nhiên nếu được quy chuẩn theo feet thì phải dùng đơn vị là feet thì gia tốc trọng trường của vật được quy chuẩn theo feet đó là 32.2 feet/s. Thực chất, hai giá trị này là bằng nhau chỉ sử dụng đại lượng khác nhau.

Lịch sử về thuyết hấp dẫn

Thực chất, thuyết hấp dẫn đã sơ khai từ thời cổ đại. Ở Thế giới cổ đại, một nhà triết học người Hy Lạp là Archimedes đã phát hiện ra trọng tâm của hình tam giác và cho rằng hai vật không có cùng trọng tâm và có cùng trọng lượng đường thẳng liên kết giữa trọng tâm của hai vật này sẽ là trọng tâm của chúng.

Một kiến trúc sư người La Mã là Vitruvius đã cho rằng, trọng lực của một vật không phụ thuộc vào khối lượng của vật đó mà phụ thuộc vào bản chất của vật đó.

Một nhà vật lý tại Ấn Độ cổ đại là người lần đầu tiên xác định trọng lực là nguyên do chính khiến cho các vật sẽ không bị ném ra ngoài Trái Đất.

Trong các cuộc Cách mạng khoa học, thuyết hấp dẫn ngày càng được triển khai hơn. Một công trình hiện đại về thuyết hấp dẫn đã được bắt đầu vào cuối thế kỷ 16 đầu thế kỷ 17 do Galileo Galilei tiến hành. Trong công trình này, ông đã tiến hành thử nghiệm thả các quả bóng từ trên tháp nghiêng Pisa xuống dưới đất và tiến hành các phép đo cẩn thận và rút ra rằng gia tốc trọng trường của tất cả mọi vật thể đều như nhau, ông cho rằng việc các vật có khối lượng nhỏ hơn rơi chậm hơn là do nguyên do của lực cản không khí chứ không phải là do gia tốc của các vật khác nhau như Aristotle đã từng đưa ra. Công trình này chính là bước đệm đầu của sự ra đời của thuyết hấp dẫn Newton.

Vào năm 1687, nhà toán học người Anh Isaac Newton đã xuất bản Principia – Các nguyên lý toán học của triết học. Newton đã đưa ra gả thuyết về định luật nghịch đảo bình phương của trọng lực phổ quát.

Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton được phát biểu rằng mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực mà người ta gọi là lực hấp dẫn. Mọi hạt đều hút mọi hạt với một lực tỷ lệ thuận với tích khối lượng của chúng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa các tâm của chúng.

Phương trình được thể hiện như sau:

Trong đó:

F là lực
M1 và m2 là khối lượng của các vật tương tác
R là khoảng cách giữa tâm của khối lượng
G là hằng số hấp dẫn. (G = 6,67.10-11 Nm²/kg²)

Nguyên lý tương đương của Galileo Lorand Evoto và Einstein đồng nghiên cứu cho rằng tất cả các vật sẽ rơi cùng một vận tốc khi các lực khác như lực cản không khí, hiệu ứng điện từ không đáng kể.