Physic Labs

Cơ học Newton

Hợp lực và gia tốc trên mặt phẳng nghiêng

Khảo sát định lượng định luật II Newton a = ΣF/m trên một vật chuyển động dọc mặt phẳng nghiêng. Đo gia tốc khi thay đổi khối lượng và hợp lực, rồi kiểm chứng ΣF=maΣF = ma.

THCS

⚠ Mô phỏng ảo để học tập; không thay thế quy trình an toàn khi thử nghiệm với vật nặng hoặc vật chuyển động.

Dụng cụ

  • Vật trên mặt phẳng nghiêng với lực kéo
  • Thanh trượt m, F, θ và μ; bảng số liệu gia tốc

Các bước tiến hành

  1. Đổi từng yếu tố của hợp lực

    Nhấn Đặt lại vật giữa dốc. Đặt μ = 0 bằng thanh trượt, giữ θ cố định rồi tăng F; đọc gia tốc a trên bảng để thấy hợp lực lớn hơn làm gia tốc tăng. Tiếp đó giảm F, tăng θ để tăng thành phần trọng lực dọc dốc; tăng khối lượng m trong khi giữ nguyên các thông số khác rồi so sánh a. Cuối cùng tăng μ để quan sát ma sát ảnh hưởng đến gia tốc. Đối chiếu các đại lượng quan sát được với ΣF=maΣF = ma.

  2. So sánh gia tốc với khối lượng

    Đặt ma sát bằng không, giữ góc dốc và lực kéo không đổi rồi thay đổi m. Ghi gia tốc mỗi lần và đối chiếu a=ΣF/ma = \Sigma F/m; khối lượng tăng làm gia tốc giảm khi hợp lực giữ nguyên.

  3. Kiểm tra lực cản trên dốc

    Giữ nguyên m, F và góc θ, lần lượt tăng hệ số ma sát μ. Quan sát gia tốc đổi chiều hoặc giảm độ lớn; liên hệ kết quả với hợp lực dọc dốc gồm lực kéo, thành phần trọng lực và ma sát. Đối chiếu các đại lượng quan sát được với ΣF=maΣF = ma.

Mô phỏng

Lịch sử thí nghiệm

Isaac Newton trình bày ba định luật chuyển động trong Principia năm 1687, dựa trên các nghiên cứu về cơ học từ Galileo và những người đi trước. Định luật II nối nguyên nhân với sự biến đổi chuyển động: lực tổng hợp tác dụng lên vật liên hệ với tốc độ biến thiên động lượng. Với khối lượng không đổi, cách viết quen thuộc là ΣF = ma. Trên mặt phẳng nghiêng, trọng lực có thành phần song song mặt dốc, còn ma sát có thể chống lại chuyển động; gia tốc phụ thuộc vào hợp lực chứ không phải riêng lực kéo. Phương trình phải được áp dụng theo từng trục với dấu nhất quán. Mô hình của Newton rất thành công ở vận tốc thấp so với tốc độ ánh sáng, nhưng không bao gồm các hiệu ứng tương đối tính hay những miền vi mô.

Nhà vật lý liên quan

Chủ đề liên quan trong thư viện