Mô phỏng 3D: cơ học Newton

Ba hình tương tác, chạy hoàn toàn trong trình duyệt, không cần thư viện ngoài. Kéo chuột (hoặc kéo ngón tay) trên hình 3D để xoay góc nhìn, hoặc dùng phím mũi tên khi đã chọn hình. Các chuyển động được làm chậm để dễ quan sát.

1. Động lực học và các định luật Newton

Một vật trượt trên mặt phẳng nghiêng có ma sát. Mũi tên là các lực tác dụng lên vật: trọng lực P, phản lực N, lực ma sát và lực kéo F. Hợp lực ΣF quyết định gia tốc theo định luật II: ΣF = m·a.

Thanh bên phải là lực hướng lên dốc, thanh bên trái là lực hướng xuống dốc. Khi F = 0, vật đứng yên nếu tanθ ≤ μ. Theo định luật III, vật cũng ép lên mặt nghiêng một lực bằng N nhưng ngược chiều (không vẽ).

2. Công và năng lượng

Viên bi được thả từ trạng thái đứng yên trên một máng cong. Thế năng biến thành động năng và ngược lại. Không có ma sát thì cơ năng K + U không đổi. Có ma sát thì công của lực ma sát chuyển dần cơ năng thành nhiệt Q, nhưng tổng K + U + Q vẫn bằng năng lượng ban đầu.

Đồ thị xếp chồng: thế năng U (lục lam), động năng K (cam), nhiệt Q do ma sát (xám). Chiều cao tổng luôn bằng năng lượng ban đầu. Đường ngang màu cam trên máng đánh dấu độ cao thả.

3. Va chạm

Hai quả cầu trên mặt phẳng không ma sát va chạm với nhau. Động lượng toàn phần luôn được bảo toàn, còn động năng chỉ bảo toàn khi va chạm đàn hồi (e = 1). Chấm đen là khối tâm của hệ, luôn chuyển động thẳng đều dù có va chạm.

Va chạm xuyên tâm (b = 0) chỉ đổi vận tốc dọc theo đường nối tâm. Va chạm lệch tâm làm hai quả cầu bay lệch hướng, nhưng tổng động lượng vẫn không đổi. Nếu b lớn hơn tổng hai bán kính thì hai quả cầu trượt qua nhau.