Quán tính là khái niệm vật lý mà chúng ta đã làm quen trong chương trình học phổ thông. Nếu bạn chưa hiểu rõ về thuật ngữ này, hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn Quán tính là gì trong bài viết dưới đây nhé!
Contents
Quán tính là gì?
Quán tính là tính chất đặc trưng của sự cản trở của bất kỳ đối tượng nào có khối lượng đối với sự thay đổi vận tốc của nó, bao gồm sự thay đổi về tốc độ hoặc hướng di chuyển. Ở một khía cạnh khác, quán tính là xu hướng các vật thể tiếp tục chuyển động trên một đường thẳng với tốc độ không đổi khi không còn lực nào tác động lên chúng.
Trong cơ học cổ điển, lực quán tính tác động lên một vật sẽ phụ thuộc vào trạng thái chuyển động của vật thể đó trong hệ quy chiếu, nhưng không được quy về lực cơ bản mà nó xuất hiện và tác động lên lên đối tượng trong 1 hệ quy chiếu phi quán tính. Theo đó, nó không xuất phát từ bất kỳ tương tác vật lý nào, mà được sinh ra từ gia tốc tự xuất hiện trong hệ quy chiếu này.
Quán tính của một vật là đại lượng tỷ lệ thuận với khối lượng, gia tốc của hệ quy chiếu và có hướng ngược lại với gia tốc. Xét 1 vật có khối lượng m nằm trong hệ quy chiếu không quán tính, thì vật có khối lượng m sẽ phải chịu thêm tác dụng của lực quán tính như sau:
Trong đó:
- Fqt là lực quán tính (N)
- a là gia tốc trong hệ quy chiếu (m/s2)
- m là khối lượng của vật.
Lực quán tính ly tâm là gì?
Lực ly tâm là lực quán tính xuất hiện trên mọi vật nằm yên trong hệ quy chiếu quay, so với hệ quy chiếu quán tính. Đây là hệ quả của trường gia tốc, xuất hiện trong hệ quy chiếu phi quán tính mà trường hợp này chính là hệ quy chiếu quay.
Trong hệ quy chiếu, khi không có lực nào tác động vào vật thể, chúng sẽ giữ nguyên chuyển động thằng đều. Tuy nhiên đối với hệ quy chiếu quay, các vật thể vốn chuyển động thẳng đều sẽ bị đẩy ra theo phương xuyên tâm quay. Lực đẩy vật thể ra khỏi tâm trong hệ quy chiếu này chính là lực ly tâm.
Theo đó, mọi điểm trong hệ quy chiếu quay với vận tốc góc không đổi w quanh một tâm cố định, vectơ vận tốc tại điểm cách tâm quay bán kính r sẽ luôn tiếp tuyến với quỹ đạo tròn và hướng theo chiều quay. Sau khi quay hết một góc 2π, điểm hoàn thành tạo thành một quỹ đạo đường tròn chu vi 2πr, độ lớn không đổi của vectơ vận tốc sẽ là w=ωr. Công thức tính lực ly tâm:
Fc = −mv²/r
Trong đó:
- Fc là lực ly tâm
- m là khối lượng của vật (kg)
- v: tốc độ của vật (m/s)
- r: khoảng cách của vật thể đến tâm của đường cong (m)
Trong công thức trên, có thể thấy lực ly tâm có thể tăng lên bằng cách tăng tốc độ quay hoặc tăng khối lượng vật thể, giảm bán kính (khoảng cách của vật đến tâm đường cong).
Chúng ta sẽ cảm thấy lực này khi đi xe với vận tốc cao khi vào các khúc cua, hoặc chơi những trò chơi cảm giác mạnh như tàu siêu tốc hay đu quay dây văng,…
Xem thêm::
Tìm hiểu Out trình nghĩa là gì?
Tìm hiểu Harem nghĩa là gì?
Momen quán tính là gì?
Momen quán tính là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật thể trong chuyển động quay, nói cách khác đại diện cho lực cản của vật thể thay đổi vận tốc góc hay khả năng chống lại sự thay đổi vận tốc trong chuyển động không quay (chuyển động thẳng). Công thức tính momen quán tính:
I = m.r²
Trong đó:
- M là khối lượng của vật mẫu
- r là khoảng cách từ vật đến trục quay
Một số hiện tượng liên quan đến lực quán tính trong thực tế
Sau khi hiểu lực quán tính là gì, bạn có thắc mắc những ứng dụng của nó trong cuộc sống hay không? Dưới đây là một số ví dụ điển hình của lực quán tính:
- Ví dụ dễ hiểu nhất về lực quán tính chính là khi xe thắng gấp. Ban đầu, xe và hành khách cùng chuyển động, tuy nhiên khi xe đột ngột dừng lại, hành khách không thể đổi hướng ngay lập tức mà vẫn duy trì chuyển động như cũ, dẫn đến việc bị xô người về phía trước.
- Khi kéo co, nếu một đội đột ngột buông tay, đội đối phương sẽ theo quán tính mà ngã nhào về phía sau.
- Các hành tinh chuyển động với quỹ đạo gần tròn và ổn định quanh mặt trời nhờ lực hướng tâm. Đồng thời, sự chuyển động này cũng tạo nên lực quán tính ly tâm giúp các hành tinh sẽ không bị hút về phía mặt trời.
- Mặt trăng chuyển động xung quanh trái đất nhờ có lực hướng tâm, tuy nhiên mặt trăng cùng các vệ tinh nhân tạo không hề bị hút vào trái đất nhờ lực quán tính ly tâm đủ lớn, cân bằng với lực hút trái đất.
- Các khúc cua vòng tròn trên đường thường được thiết kế nghiêng ra ngoài để tránh trường hợp xe đi vào khúc cua với tốc độ lớn sẽ bị lực ly tâm đánh văng ra khỏi đường.
- Máy giặt sử dụng chuyển động quay tròn của động cơ để tạo ra chuyển động tròn đều trong lồng giặt. Khi quần áo đặt xong, chính chuyển động này sẽ tạo ra lực ly tâm đẩy văng các hạt nước ra khỏi lồng giặt, nhờ đó quần áo được vắt khô nhanh hơn.
- Lực ly tâm cũng được ứng dụng trong bộ ly hợp của một số loại phương tiện giao thông như ô tô hay xe máy. Khi tốc độ quay của động cơ đạt đến một ngưỡng nhất định, lực ly tâm tác động lên các quả nặng trong bộ ly hợp sẽ đủ lớn để khép chặt những tiếp xúc, từ đó chuyển bộ ly hợp sang trạng thái truyền lực giúp xe di chuyển. Đồng thời, khi tốc độ quay của động cơ dưới ngưỡng thích hợp, lực ly tâm không đủ lớn khiến bộ ly hợp không truyền được lực khiến xe dừng lại mặc dù động cơ vẫn chạy.
Mong rằng với những kiến thức mà chúng tôi chia sẻ trên đây, bạn đã hiểu được lực quán tính là gì cũng như những ứng dụng của nó trong cuộc sống. Nếu còn thắc mắc nào, hãy để lại ở dưới phần bình luận để cùng nhau trao đổi nhé!
Tôi là Phạm Xuân Thanh – Tôi đã có kinh nghiệm hơn 3 năm review đánh giá về các loại máy móc công nghiệp, thiết bị vệ sinh công nghiệp, cách chăm sóc xe hơi. Tôi hy vọng những kiến thức mà tôi chia sẻ có thể giúp mọi người hiểu rõ hơn về các công dụng, chức năng của các loại thiết bị công nghiệp và các cách chăm sóc xe hơi này.
