Mục lục
Cặp lực và phản lực trong Định luật 3 Newton là một khái niệm cốt lõi trong vật lý học, hiểu rõ nó sẽ giúp bạn giải quyết được nhiều bài toán thực tế liên quan đến chuyển động và tương tác giữa các vật thể. Bài viết này thuộc chuyên mục Hỏi Đáp sẽ giải thích chi tiết định luật 3 Newton, làm rõ định nghĩa cặp lực và phản lực, phân tích đặc điểm của chúng, và minh họa bằng các ví dụ thực tế dễ hiểu. Bạn sẽ học cách nhận biết và phân biệt lực tác dụng và phản lực, từ đó ứng dụng vào việc giải quyết các bài tập vật lý một cách chính xác. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về hướng, độ lớn, và điểm đặt của lực và phản lực để có cái nhìn toàn diện về chủ đề này.
Định luật 3 Newton: Cặp lực và phản lực là gì?
Cặp lực và phản lực trong Định luật 3 Newton được định nghĩa là hai lực có cùng độ lớn, cùng phương nhưng ngược chiều, tác dụng lên hai vật khác nhau. Điều này có nghĩa là khi vật A tác dụng một lực lên vật B, thì vật B cũng sẽ tác dụng lại vật A một lực có cùng độ lớn nhưng ngược chiều. Hiểu một cách đơn giản, mọi tác động đều dẫn đến phản tác động.
Hai lực này không thể triệt tiêu lẫn nhau bởi chúng tác dụng lên hai vật khác nhau. Nếu chúng tác dụng lên cùng một vật, chúng mới có thể triệt tiêu nhau theo Định luật 1 Newton về quán tính. Sự hiểu lầm phổ biến này thường gây ra khó khăn trong việc áp dụng Định luật 3 Newton vào giải quyết các bài toán vật lý. Thực tế, cặp lực và phản lực luôn xuất hiện song song, chúng không thể tồn tại độc lập.
Một ví dụ đơn giản để minh họa là trường hợp bạn nhảy lên khỏi mặt đất. Khi bạn tác dụng lực xuống mặt đất để đẩy mình lên (lực tác dụng), thì mặt đất cũng tác dụng lại bạn một lực đẩy hướng lên trên (lực phản tác dụng) giúp bạn bật lên. Độ lớn của hai lực này là bằng nhau. Lực mà bạn tác dụng lên mặt đất và lực mà mặt đất tác dụng lên bạn tạo thành một cặp lực và phản lực điển hình.
Điều quan trọng cần lưu ý là cặp lực và phản lực luôn xuất hiện cùng lúc và cùng biến mất cùng lúc. Ví dụ, nếu bạn ngừng tác dụng lực lên mặt đất, lực mà mặt đất tác dụng lên bạn cũng sẽ biến mất ngay lập tức. Đây là một đặc điểm quan trọng phân biệt cặp lực và phản lực với các loại lực khác, ví dụ như lực ma sát hay lực hấp dẫn.
Khái niệm về cặp lực và phản lực đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng kỹ thuật và công nghệ. Ví dụ, nguyên lý hoạt động của tên lửa dựa trên việc phun khí nóng ra phía sau, tạo ra một lực phản tác dụng đẩy tên lửa tiến về phía trước. Tương tự, khi một ô tô tăng tốc, bánh xe tác dụng lực đẩy lên mặt đường, và mặt đường tác dụng lại ô tô một lực đẩy về phía trước, tạo nên sự tăng tốc. Thậm chí, việc đi bộ cũng được giải thích nhờ vào cặp lực và phản lực giữa chân và mặt đất.
Bản chất của cặp lực và phản lực trong Định luật 3 Newton
Định luật 3 Newton khẳng định rằng: cặp lực và phản lực luôn xuất hiện song song, cùng phương nhưng ngược chiều, và có cùng độ lớn. Điều quan trọng cần hiểu là hai lực này tác dụng lên hai vật khác nhau, chứ không phải lên cùng một vật. Đây chính là bản chất cốt lõi phân biệt chúng với các loại lực khác.
Hiểu một cách đơn giản, khi vật A tác dụng một lực lên vật B, thì vật B cũng sẽ tác dụng lại vật A một lực có cùng độ lớn nhưng ngược chiều. Lực mà vật A tác dụng lên vật B gọi là lực tác dụng, còn lực mà vật B tác dụng lại vật A chính là phản lực. Cặp lực này luôn tồn tại đồng thời và cùng biến mất khi lực tác dụng biến mất. Quan trọng là chúng không thể triệt tiêu lẫn nhau vì chúng tác động lên hai vật thể khác nhau.
Ví dụ, khi bạn đẩy một bức tường, bạn tác dụng một lực lên bức tường (lực tác dụng). Đồng thời, bức tường cũng tác dụng lại bạn một lực có cùng độ lớn nhưng ngược chiều (phản lực). Lực này khiến bạn cảm thấy bức tường đẩy lại mình. Nếu tường không vững, nó sẽ bị đẩy lui; nếu bạn yếu hơn, bạn sẽ bị đẩy lùi. Trong cả hai trường hợp, cặp lực và phản lực vẫn luôn có cùng độ lớn.
Một ví dụ khác là trường hợp một quả bóng rơi xuống đất. Trái đất tác dụng lực hút lên quả bóng (trọng lực – lực tác dụng), đồng thời quả bóng cũng tác dụng một lực lên Trái đất (phản lực). Tuy nhiên, do khối lượng của Trái đất vô cùng lớn so với quả bóng, nên phản lực của quả bóng tác dụng lên Trái đất hầu như không đáng kể.
Cặp lực và phản lực không chỉ xuất hiện trong các trường hợp dễ nhận thấy như trên mà còn hiện diện trong hầu hết các tương tác vật lý. Hiểu rõ bản chất của chúng là chìa khóa để giải quyết nhiều bài toán vật lý và hiểu rõ hơn về chuyển động của các vật thể. Nắm vững định luật 3 Newton và đặc điểm của cặp lực và phản lực sẽ giúp bạn phân tích chính xác hơn các hiện tượng trong cuộc sống hàng ngày và ứng dụng vào các lĩnh vực kỹ thuật.
Đặc điểm của cặp lực và phản lực: cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn, tác dụng vào hai vật khác nhau
Cặp lực và phản lực trong định luật 3 Newton luôn tuân theo những đặc điểm nhất định, giúp chúng ta phân biệt chúng với các loại lực khác. Những đặc điểm này là chìa khóa để hiểu và áp dụng định luật một cách chính xác.
Cùng phương: Lực tác dụng và phản lực của nó luôn nằm trên cùng một đường thẳng. Điều này có nghĩa là nếu lực tác dụng hướng từ trái sang phải, thì phản lực sẽ hướng từ phải sang trái trên cùng một đường thẳng. Ví dụ, khi bạn đẩy một bức tường, lực bạn tác dụng lên tường và phản lực tường tác dụng lại lên bạn cùng nằm trên đường thẳng vuông góc với bức tường.
Ngược chiều: Lực và phản lực luôn có chiều ngược nhau. Như ví dụ trên, lực bạn tác dụng lên tường hướng về phía tường, trong khi phản lực tường tác dụng lên bạn hướng ra xa tường. Đây là một điểm then chốt để phân biệt cặp lực và phản lực với các cặp lực cân bằng. Các lực cân bằng có thể cùng độ lớn nhưng cùng chiều và tác dụng lên cùng một vật.
Cùng độ lớn: Theo nguyên lý tác dụng và phản tác dụng, độ lớn của lực và phản lực luôn bằng nhau. Điều này có nghĩa là nếu bạn tác dụng một lực 10N lên một vật, vật đó sẽ tác dụng lại lên bạn một phản lực 10N. Đây là một hiện tượng vật lý được chứng minh qua nhiều thí nghiệm. Sự cân bằng này không có nghĩa là hai vật đứng yên, mà chỉ cho thấy sự tương tác giữa chúng là như nhau về độ lớn.
Tác dụng vào hai vật khác nhau: Đây là đặc điểm quan trọng nhất phân biệt cặp lực và phản lực. Lực và phản lực luôn tác dụng lên hai vật khác nhau. Trong ví dụ đẩy tường, lực do bạn tác dụng lên tường, trong khi phản lực do tường tác dụng lên bạn. Điều này khác hẳn với các cặp lực cân bằng, chúng cùng tác dụng lên cùng một vật. Hãy nhớ rằng, không bao giờ tìm thấy lực và phản lực trên cùng một vật. Ví dụ, trọng lực tác dụng lên một quả táo là lực do trái đất tác dụng, còn phản lực là lực do quả táo tác dụng trở lại lên trái đất (mặc dù rất nhỏ).
Ví dụ minh họa về cặp lực và phản lực trong đời sống hàng ngày
Cặp lực và phản lực trong định luật 3 Newton là một khái niệm quan trọng giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tương tác giữa các vật thể. Nắm vững định luật này giúp giải thích nhiều hiện tượng vật lý diễn ra xung quanh ta. Để hiểu rõ hơn, chúng ta sẽ cùng xem xét một số ví dụ cụ thể trong đời sống hàng ngày.
Khi bạn đi bộ, chân bạn tác dụng một lực đẩy xuống mặt đất. Đồng thời, mặt đất cũng tác dụng trở lại lên chân bạn một lực có cùng độ lớn nhưng ngược chiều, lực này chính là phản lực. Nhờ có phản lực này mà bạn mới có thể di chuyển về phía trước. Nếu mặt đất quá trơn, phản lực sẽ nhỏ hơn, khiến bạn khó khăn trong việc di chuyển thậm chí bị ngã. Đây là một minh chứng rõ ràng về cặp lực và phản lực trong tương tác giữa người và mặt đất. Lực đẩy của chân bạn lên mặt đất là lực tác dụng, còn lực mặt đất đẩy lên chân bạn là phản lực. Cả hai lực này cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn nhưng tác động lên hai vật khác nhau.
Một ví dụ khác là việc bơi lội. Khi bạn bơi, tay bạn đẩy nước về phía sau. Theo định luật 3 Newton, nước sẽ tác dụng lên tay bạn một phản lực đẩy bạn về phía trước, giúp bạn di chuyển trong nước. Tốc độ bơi của bạn phụ thuộc vào độ lớn của phản lực này, và lực này tỉ lệ thuận với diện tích bàn tay và vận tốc đẩy nước. Các vận động viên bơi lội chuyên nghiệp thường chú trọng vào kỹ thuật đẩy nước để tạo ra phản lực lớn nhất, nhằm đạt được tốc độ bơi tối đa. Đây là ứng dụng thực tiễn của cặp lực và phản lực trong môn thể thao này.
Hãy tưởng tượng bạn đang ngồi trên một chiếc ghế. Trọng lượng của cơ thể bạn tác dụng xuống ghế, tạo ra một lực ép. Đồng thời, ghế cũng tác dụng lên bạn một phản lực hướng lên trên, có cùng độ lớn với trọng lượng của bạn, giữ cho bạn không bị rơi xuống đất. Nếu trọng lượng cơ thể lớn hơn khả năng chịu lực của ghế, ghế sẽ bị vỡ và bạn sẽ rơi xuống. Điều này chứng minh sự cân bằng giữa lực tác dụng (trọng lượng) và phản lực. Vật thể sẽ không di chuyển nếu tổng hợp lực tác dụng lên nó bằng 0.
Việc bắn súng cũng minh họa rõ ràng nguyên lý cặp lực và phản lực. Khi súng bắn ra một viên đạn, súng sẽ nhận một phản lực đẩy lùi về phía sau. Lực đẩy đạn về phía trước và lực đẩy lùi súng về phía sau có cùng độ lớn, ngược chiều, và tác động lên hai vật khác nhau. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng giật lùi. Cường độ giật lùi phụ thuộc vào khối lượng của viên đạn và vận tốc của nó. Càng sử dụng những loại đạn có khối lượng lớn và vận tốc cao thì phản lực càng mạnh.
Tóm lại, cặp lực và phản lực hiện diện trong rất nhiều hoạt động thường ngày của chúng ta. Hiểu rõ về định luật 3 Newton và cách vận dụng nó sẽ giúp chúng ta giải thích nhiều hiện tượng vật lý một cách dễ dàng và chính xác hơn.
Phân biệt cặp lực và phản lực với các loại lực khác
Cặp lực và phản lực, như định nghĩa trong Định luật 3 Newton, khác biệt đáng kể so với các loại lực khác. Chúng không đơn thuần là hai lực cùng tồn tại mà là hai lực tạo thành một cặp tác động qua lại, tuân theo những nguyên tắc đặc trưng. Sự khác biệt này cần được hiểu rõ để tránh nhầm lẫn khi phân tích các tương tác vật lý.
Cặp lực và phản lực luôn xuất hiện đồng thời, nghĩa là không có phản lực nếu không có lực tác dụng ban đầu. Điều này khác với nhiều loại lực khác như lực hấp dẫn, lực điện từ, lực ma sát, chúng có thể tồn tại độc lập. Ví dụ, Trái Đất tác dụng lực hấp dẫn lên Mặt Trăng (lực hấp dẫn), nhưng Mặt Trăng cũng tác dụng lực hấp dẫn lên Trái Đất (cũng là lực hấp dẫn), không phải là phản lực. Hai lực này đều là lực hấp dẫn, độc lập và có thể tồn tại khi không có lực kia. Ngược lại, nếu bàn tay ta đẩy một quả bóng (lực tác dụng), quả bóng sẽ tác dụng lại lên tay ta một lực (phản lực). Đây mới chính là cặp lực và phản lực.
Một điểm khác biệt quan trọng là cặp lực và phản lực luôn cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn, nhưng tác dụng lên hai vật khác nhau. Điều này không đúng với các cặp lực cân bằng. Lực cân bằng là hai lực cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn, nhưng tác dụng lên cùng một vật. Ví dụ, một cuốn sách nằm yên trên bàn. Trọng lực tác dụng lên sách và lực nâng của bàn tác dụng lên sách là hai lực cân bằng, chúng cùng tác dụng lên sách và triệt tiêu nhau. Sự khác biệt này rất quan trọng trong việc phân tích chuyển động của vật thể.
Thêm nữa, cặp lực và phản lực luôn là cùng loại lực, trong khi các lực khác có thể thuộc nhiều loại khác nhau cùng tồn tại trong một hệ. Ví dụ, khi một người đi bộ, chân người tác dụng lực đẩy xuống mặt đất (lực đẩy), mặt đất phản lại một lực đẩy lên chân người (phản lực, cũng là lực đẩy). Tuy nhiên, một chiếc xe đang chuyển động có thể chịu tác động đồng thời của lực kéo động cơ (lực điện từ), lực ma sát (lực ma sát), và lực cản không khí (lực cản). Những lực này không phải là cặp lực và phản lực theo Định luật 3 Newton, chúng thuộc những loại lực khác nhau.
Cuối cùng, việc hiểu rõ sự khác biệt giữa cặp lực và phản lực với các loại lực khác là then chốt để giải quyết các bài toán vật lý chính xác. Sai lầm thường gặp là nhầm lẫn giữa cặp lực và phản lực với các lực cân bằng hay những loại lực khác cùng tác dụng lên một vật. Việc phân biệt rõ ràng này sẽ giúp ta hiểu sâu hơn về tương tác giữa các vật và dự đoán chính xác chuyển động của chúng.
Ứng dụng của Định luật 3 Newton trong kỹ thuật và công nghệ (ví dụ: tên lửa, ô tô, máy bay)
Định luật 3 Newton, hay còn được biết đến với tên gọi định luật tác dụng và phản tác dụng, giải thích rõ ràng nguyên lý hoạt động của nhiều thiết bị kỹ thuật hiện đại. Nó nêu rằng: với mọi cặp lực và phản lực xuất hiện, lực tác dụng luôn bằng về độ lớn nhưng ngược chiều với lực phản tác dụng. Hiểu rõ bản chất của cặp lực và phản lực này là chìa khóa để ứng dụng hiệu quả định luật trong công nghệ.
Một ví dụ điển hình là tên lửa. Khi nhiên liệu được đốt cháy trong buồng đốt, khí nóng được đẩy ra phía sau với một vận tốc cực lớn. Theo định luật 3 Newton, khí nóng tác dụng một lực đẩy về phía sau (lực tác dụng). Đồng thời, tên lửa nhận được một lực phản tác dụng có cùng độ lớn nhưng hướng về phía trước, tạo ra lực đẩy giúp tên lửa cất cánh và bay lên. Lực đẩy này tỷ lệ thuận với khối lượng khí thải ra và vận tốc của dòng khí, được tính toán chính xác để đảm bảo hiệu quả phóng. Ví dụ, tên lửa đẩy Saturn V, được sử dụng trong chương trình Apollo, đã tạo ra lực đẩy lên tới 35 triệu Newton để đưa con người lên Mặt Trăng vào năm 1969.
Ô tô cũng vận dụng nguyên lý tương tự. Lốp xe tác dụng một lực đẩy về phía sau mặt đường (lực tác dụng) để tạo ra lực ma sát giúp xe chuyển động. Đồng thời, mặt đường tác dụng một lực phản tác dụng đẩy xe về phía trước, giúp xe di chuyển. Hệ thống phanh hoạt động dựa trên nguyên lý tương tự, lực ép của má phanh lên đĩa phanh tạo ra lực ma sát, làm giảm tốc độ của xe. Lực này cũng có một phản lực tác động ngược lại lên má phanh, và chính lực phản lực này là nguyên nhân gây ra hiện tượng nóng lên của má phanh.
Đối với máy bay, lực đẩy được tạo ra nhờ động cơ phản lực. Động cơ phản lực hút không khí vào, nén và đốt cháy nó cùng với nhiên liệu. Khí nóng sau đó được đẩy ra phía sau với tốc độ cao (lực tác dụng), tạo ra một lực phản tác dụng đẩy máy bay về phía trước. Lực đẩy này kết hợp với lực nâng của cánh máy bay để giúp máy bay bay lên và duy trì độ cao. Thiết kế cánh máy bay cũng được tối ưu để tạo ra lực nâng tối đa, dựa trên nguyên lý của lực động học chất lưu, một lĩnh vực ứng dụng rộng rãi của định luật 3 Newton.
Như vậy, cặp lực và phản lực trong định luật 3 Newton đóng vai trò then chốt trong hoạt động của nhiều thiết bị kỹ thuật, từ những phương tiện giao thông hàng ngày cho đến các hệ thống không gian phức tạp. Hiểu rõ và áp dụng đúng định luật này giúp tối ưu hiệu suất, đảm bảo an toàn và thúc đẩy sự phát triển của công nghệ.
Những hiểu lầm thường gặp về Định luật 3 Newton và cách khắc phục
Cặp lực và phản lực trong Định luật 3 Newton là gì? Hiểu rõ bản chất của cặp lực và phản lực là điều cốt yếu để tránh những hiểu lầm phổ biến về Định luật 3 Newton. Nhiều người nhầm tưởng rằng cặp lực và phản lực sẽ triệt tiêu lẫn nhau, dẫn đến vật không chuyển động. Thực tế, điều này không đúng.
Hiểu lầm 1: Cặp lực và phản lực triệt tiêu lẫn nhau. Đây là hiểu lầm phổ biến nhất. Cặp lực và phản lực tuy cùng độ lớn và ngược chiều, nhưng chúng lại tác dụng lên hai vật khác nhau, chứ không phải cùng một vật. Do đó, chúng không thể triệt tiêu lẫn nhau. Ví dụ, khi bạn đẩy một bức tường, tay bạn tác dụng lực lên tường (lực tác dụng), và tường tác dụng lực phản lại lên tay bạn (lực phản tác dụng). Hai lực này không tác dụng lên cùng một vật, nên không triệt tiêu nhau. Thay vào đó, lực tay bạn tác dụng lên tường có thể gây ra sự biến dạng nhỏ của tường (nếu tường đủ mềm) hoặc không gây ra biến dạng nếu tường đủ cứng. Trong khi đó, lực phản tác dụng của tường lên tay bạn lại gây ra cảm giác bị đẩy ngược trở lại.
Hiểu lầm 2: Lực và phản lực luôn bằng nhau về độ lớn, nhưng không cùng phương, ngược chiều. Điều này sai hoàn toàn. Theo định luật 3 Newton, cặp lực và phản lực luôn cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn. Đây là một nguyên lý cơ bản không thể thay đổi trong bất kỳ trường hợp nào. Ví dụ, một quả bóng rơi xuống đất chịu tác dụng của trọng lực (lực hút Trái Đất). Lực phản lực của quả bóng tác dụng lên Trái Đất, tuy nhỏ nhưng vẫn tồn tại, cùng độ lớn với trọng lực tác dụng lên quả bóng.
Hiểu lầm 3: Chỉ có vật có khối lượng mới tạo ra lực và phản lực. Đây là một quan niệm sai lầm khác. Mọi tương tác giữa các vật, bất kể có khối lượng hay không, đều sinh ra cặp lực và phản lực. Ví dụ, ánh sáng, không có khối lượng, khi chiếu vào một bề mặt sẽ gây ra áp suất bức xạ, tạo ra một lực rất nhỏ tác dụng lên bề mặt đó. Bề mặt này sẽ phản lại lực đó với cùng độ lớn và ngược chiều, tuân thủ Định luật 3 Newton.
Hiểu lầm 4: Lực và phản lực chỉ xuất hiện khi vật chuyển động. Cặp lực và phản lực tồn tại bất kể vật có chuyển động hay không. Chúng xuất hiện khi có tương tác giữa các vật. Ví dụ, một cuốn sách đặt yên trên bàn. Sách chịu tác dụng của trọng lực (lực hút Trái Đất), và bàn tác dụng lực nâng lên sách (lực phản tác dụng). Hai lực này bằng nhau về độ lớn và ngược chiều, giữ cho sách ở trạng thái cân bằng, mặc dù sách không chuyển động.
Khắc phục hiểu lầm: Để khắc phục những hiểu lầm trên, cần tập trung vào việc hiểu rõ bản chất của cặp lực và phản lực: chúng luôn xuất hiện song song, tác dụng lên hai vật khác nhau, cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn. Việc phân tích kỹ các ví dụ cụ thể, như những ví dụ đã nêu trên, sẽ giúp củng cố kiến thức và loại bỏ những hiểu lầm sai lệch. Tập trung vào việc xác định rõ vật tác dụng lực và vật chịu lực sẽ giúp phân biệt dễ dàng giữa lực và phản lực.
Bài tập vận dụng Định luật 3 Newton và cách giải
Định luật 3 Newton, hay còn gọi là định luật tác dụng và phản tác dụng, nêu rõ rằng: mọi lực tác dụng luôn luôn kèm theo một phản lực cùng độ lớn, cùng phương nhưng ngược chiều. Hiểu rõ cặp lực và phản lực trong định luật 3 Newton là gì là điều kiện tiên quyết để giải quyết các bài tập liên quan. Bài tập dưới đây sẽ giúp bạn vận dụng định luật này một cách hiệu quả.
Để giải bài tập về cặp lực và phản lực, chúng ta cần xác định chính xác hai lực tạo thành cặp. Quan trọng là phải nhận biết chúng cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn và tác dụng lên hai vật khác nhau. Sai sót thường gặp là nhầm lẫn giữa cặp lực và phản lực với các lực cân bằng tác dụng lên cùng một vật. Lực cân bằng triệt tiêu nhau, trong khi cặp lực và phản lực không triệt tiêu nhau vì tác dụng lên hai vật khác nhau.
Bài tập 1: Một người có khối lượng 60 kg đứng trên mặt đất. Hãy xác định cặp lực và phản lực tác dụng lên người và mặt đất.
Giải:
- Vật 1: Người
- Lực 1: Trọng lực của người tác dụng lên mặt đất (hướng xuống, độ lớn bằng trọng lượng người: F1 = m.g = 60 kg × 9.8 m/s² ≈ 588 N)
- Vật 2: Mặt đất
- Lực 2: Lực phản lực của mặt đất tác dụng lên người (hướng lên, độ lớn bằng trọng lượng người: F2 ≈ 588 N)
Cặp lực và phản lực trong trường hợp này là: Trọng lực của người tác dụng lên mặt đất (F1) và lực phản lực của mặt đất tác dụng lên người (F2). Hai lực này cùng phương (thẳng đứng), ngược chiều, cùng độ lớn (588 N) và tác dụng lên hai vật khác nhau (người và mặt đất).
Bài tập 2: Một quả bóng khối lượng 0.5 kg rơi xuống đất với vận tốc 10 m/s và bật trở lại với vận tốc 8 m/s. Hãy mô tả cặp lực và phản lực trong quá trình quả bóng chạm đất.
Giải:
Trong quá trình va chạm, quả bóng tác dụng một lực lên mặt đất (lực này gây ra sự biến đổi vận tốc của quả bóng). Đồng thời, mặt đất tác dụng một lực phản lực lên quả bóng (lực này làm quả bóng bật trở lại). Cặp lực và phản lực này cùng phương (thẳng đứng), ngược chiều, và có độ lớn xấp xỉ nhau (mặc dù không hoàn toàn bằng nhau do mất mát năng lượng trong va chạm). Lực của quả bóng lên mặt đất và lực của mặt đất lên quả bóng là hai lực tạo nên cặp lực và phản lực. Lưu ý, độ lớn chính xác của các lực cần tính toán dựa trên định luật bảo toàn động lượng và hệ số hồi phục của va chạm.
Bài tập 3: Một người đẩy một bức tường. Mô tả cặp lực và phản lực.
Giải:
Người tác dụng một lực đẩy lên bức tường. Đồng thời, bức tường tác dụng một lực phản lực lên người (lực này người cảm nhận được). Hai lực này tạo thành cặp lực và phản lực cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn. Điều đáng chú ý là bức tường không di chuyển vì lực ma sát giữa chân người và mặt đất đủ lớn để cân bằng với lực phản lực của bức tường.
Những bài tập này minh họa cách xác định và phân tích cặp lực và phản lực trong các tình huống khác nhau. Hiểu rõ bản chất của cặp lực và phản lực là chìa khóa để giải quyết thành công các bài toán liên quan đến Định luật 3 Newton. Nhớ luôn xác định rõ hai vật tác dụng lực lên nhau và phân tích các đặc điểm của hai lực đó.
Giáo sư Nguyễn Lân Dũng là nhà khoa học hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực vi sinh vật học (wiki), với hơn nửa thế kỷ cống hiến cho giáo dục và nghiên cứu. Ông là con trai Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Lân, thuộc gia đình nổi tiếng hiếu học. Giáo sư giữ nhiều vai trò quan trọng như Chủ tịch Hội các ngành Sinh học Việt Nam, Đại biểu Quốc hội và đã được phong tặng danh hiệu Nhà giáo Nhân dân năm 2010.