Hoan nghênh bài viết anh/bạn,
MD rất thích những bài viết dạng này, nhưng kiến thức có hạn nên không dám viết. MD xin góp ý về định luật 2 New, anh đừng nghĩ là bới lông tìm vết nhé, chắc do anh vội quá nên viết nhầm. Ngoài ra sẽ bổ sung ví dụ cho 3 định luật Newton và nói thêm phần mà MD rất thích nữa.
3 định luật Newton là rất quan trọng, MD nghĩ thuộc về kiến thức nền tảng thì ta trích dẫn lại là tốt nhất (trích dẫn rồi kèm giải thích của mình)
Wiki 3 định luật Newton về chuyển động
MD xin giải thích về 3 định luật này như sau(nếu lười thì qua phần ứng dụng luôn):Định luật 1 Newton: Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không thì nó giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều..
Định luật 2 Newton: Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.
Định luật 3 Newton: Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này có cùng giá trị, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều.
Ta lưu ý rằng đây là các định luật về CHUYỂN ĐỘNG chưa tính tới trường hợp VA CHẠM
Ta hiểu nôm na gia tốc là có nghĩa là độ tăng/sự biến thiên vận tốc theo thời gian (gia trong gia tăng, gia giảm) gia tốc tính bằng m/s (mét trên giây). Giả sử gia tốc không đổi thì ta có Vận tốc sau cùng V(sau) = V(đầu) + a*t (t là thời gian)
Xin xem các ví dụ như sau để dễ hiểu :
Ví dụ 1: Tủ đứng yên trên trên sàn nhà (mặt phẳng ngang).
1. Khi Tủ đứng yên (1 dạng giữ nguyên trạng thái), có nghĩa là tổng các lực tác dụng lên tủ bằng 0.
Các lực này là:
Theo phương thẳng đứng.
Trọng lực: Ta đang ở trên trái đất, nên luôn chịu tác dụng của lực hấp dẫn theo phương hướng về tâm trái đất. Trái táo rơi vì nó ở trong trường lực hấp dẫn. Còn mặt trăng ko rơi vì nó ở ngoài trường lực để bị hút vào tâm nhưng bị giữ bởi trọng lực của trái đất và quay xung quanh trái đất.
Phản lực: Khi ta thả rơi 1 vật (tay ta ko còn tác dụng lên vật), vật lúc này chỉ chịu tác dụng của trọng lưc -> vật sẽ rơi -> cho tới khi vật chạm đất. Khi vật chạm đất, đất sẽ sinh ra phản lực bằng với trọng lực của vật -> 2 lực này cân bằng nhau -> vật đứng yên theo phương thẳng đứng.
Vật càng nặng thì sàn/giá đỡ/dây treo càng phải sinh ra lực tương ứng. (Giả sử ta nâng cái tủ lơ lửng trên không, nâng tủ càng nặng thì càng tốn sức.)
Theo phương ngang
Hiện tại lúc này ko có gì tác động nên hợp lực trên phương ngang cũng bằng 0.
=> Hợp lực theo mọi phương bằng 0 => Vật đứng yên.
Ví dụ 2 đá trái banh (tác động tức thời và không duy trì)
Hiểu dạng hai này với hình tượng cái tủ hơi khó, xin tạm chuyển qua ví dụ là 1 quả bóng( trái banh).
Hệ lực trên về bản chất không thay đổi, nhưng lần này có thêm lực trên phương ngang, tác động mà không duy trì nên sẽ trải qua 3 giai đoạn bên dưới
Theo phương thẳng đứng hợp lực bằng không nên ta không xét đết.
Trước tác động: Trái banh ở yên. Vận tốc đầu V0 = 0
Trong tác động: Ta dùng chân đá banh 1 lực F1(cú đá). Tác động xong là banh đã rời chân ta không còn tác dụng được thêm gì nữa. Tổng thời gian cho khoảnh khắc này là t1 (giây) Chỉ trong khoảnh khắc này thôi nhưng bao nhiêu điều xảy ra.
- Định luật 2 tổng quát: F=ma. Trong khoảng thời gian nhỏ t1 trái banh có phương trình lực như sau -> F1=m*a1 -> a1=F1/m (a1 là gia tốc trong suốt thời gian tác động của chân)
Như đã nói ở trên gia tốc có thể hiểu là độ tăng vận tốc theo thời gian (gia trong gia tăng) -> V1= V0 +a1*t1.
Kết thúc t1, bóng bắt đầu chuyển động với vận tốc V1. Vì không còn F1 nên a1 cũng không còn. Lưu ý là vì trái bóng nhẹ nên sau khi đá bị đẩy đi rất nhanh
Sau tác động
Giả sử ta đá quả bóng trong vũ trụ (tạm xem như ko có lực nào tác dụng lên bóng)
Thì theo định luật 1, bóng sẽ giữ nguyên trạng -> sẽ chuyển động với tốc độ V1 vĩnh viễn. Có thể biểu diễn công thức như sau:
V(theo thời gian) = V1 + gia tốc trong vũ trụ * thời gian = V1+ 0*t=0 (ta đã giả định là không có lực nào tác động nên gia tốc bằng 0)
Nhưng ta đang sống trên trái đất.
Khi vừa bắt đầu chuyển động với tốc độ V1, cũng là thì chuyển động lăn/trượt trên sàn cũng sinh ra lực ma sát F(ms)
Ta lưu ý rằng lực ma sát này cản trở chuyển động, nên nó ngược chiều với V1. Và khác với cú đá của ta chỉ diễn ra trong tích tắc, lực ma sát tồn tại đến khi bóng dừng hẳn (bóng còn lăn là còn sinh ra lực ma sát).
Ta gọi khoảng thời gian từ lúc bóng lăn cho tới lúc dừng hẳn là t2 (giây) (t2 này lớn hơn t1 rất nhiều).
Trong suốt quãng thời gian từ t1 -> t2, bóng LUÔN chịu tác dụng của Fms -> Fms này sinh ra một gia tốc âm (ngược chiều với V1) ->
Phương trình trong khoảng từ t1 đến hết t2: F(ms)=m*a(ms) (không còn F1)
(gây ra sự thay đổi vận tốc và lực này được biễn như sau trong khoảng từ t1 -> t2.
V2= V1 - a(ms)*t2 (dấu trừ để biểu diễn số âm) = 0.
Ta hiểu rằng lực ma sát làm bóng chậm dần cho đến khi dừng hẳn, vận tốc sẽ giảm từng chút từ V1 -> V2=0.
Hi vọng mọi người hiểu giải thích rườm rà của MD
Ví dụ 3: Xô cái tủ (cái tủ thì khác gì trái banh???)
Theo phương thẳng đứng
Cân bằng như ví dụ 1 đã phân tích, nên ta ko xét đến nữa.
Theo phương ngang
Hi vọng mọi người hình dung được là nếu xô 1 cái thì cái tủ thì cũng trải qua 3 giai đoạn như trên (trước, trong, sau khi xô) nhưng có khác biệt với trái banh do khối lượng lớn hơn banh nên tủ sẽ sinh ra lực quán tính đáng kể.
Trước khi tác động: Tủ đứng yên
Trong khi tác động: Giả sử anh đẩy cái tủ ĐÚNG 1 CÁI 1 lực bằng F1, ta lưu ý rằng tủ có khối lượng, khối lượng sẽ sinh lực quán tính (bảo toàn trạng thái đang có của vật. Giả sử ta đẩy cái tủ NHỎ, đẩy 1 cái là thấy nó đi liền, rất dễ. khối lượng nhỏ nên quán tính cũng NHỎ, nhưng đẩy cái tủ LỚN thì quán tính LỚN hơn, khó hơn. Nếu gặp cái QUÁ LỚN thì nó không nhúc nhích luôn. Tất cả những gì ta vừa diễn giải ở trên chỉ xảy ra trong 1 thời gian t rất nhỏ (delta t)
Cảm nhận: lúc tập muốn xô 1 người nhẹ cân, với xô 1 người nặng cân rất khác nhau, là do các quán tính này.
Sau khi tác động:
Nhớ là XÔ ĐÚNG 1 CÁI, nếu cái xô này đủ thắng quán tính, tủ sẽ chuyển động. Nhưng tủ sẽ dừng lại ngay. Vì khi ta tác động xong, rút tay về. Khi tủ vừa bắt đầu chuyển động/ trượt trên mặt sàn, thì sẽ ngay lập tức sinh ra lực ma sát với sàn. Cản trở chuyển động của tủ.
(do nó nặng hơn, khó di chuyển hơn lại sinh ra nhiều ma sát hơn).
-> Nếu chỗ ta cần đẩy cái tủ đi xa hơn, thì ko thể chỉ xô 1 cái, mà phải đẩy cho đến khi nào cái tủ đến chỗ ta muốn thì mới được dừng lại. (ta đẩy cái tủ đi từ từ) Xin đọc ví dụ 4.
Ví dụ 4: Xe ô tô - Động cơ duy luôn duy trì một lực để đảm bảo chuyển động
thực sự cũng trải qua 3 giai đoạn (trước, trong, sau tác động) như trên, nhưng giai đoạn Trong rất dài dài.
-Trước: Ban đầu ô tô đứng yên. Muốn xe chạy ta phải khởi động, động cơ sẽ sinh ra lực thắng quán tính để xe chạy (lực này lớn),
-Trong: Xe bắt đầu chạy rồi, ta vẫn phải đạp ga để động cơ sinh lực, lực này là để thắng các lực cản trở chuyển động (ma sát, không) nhằm duy trì trạng thái di chuyển của xe. -> Đường càng xa động cơ càng phải sinh lực trong thời gian dài hơn -> tốn nhiều năng lượng (xăng) hơn.
Nếu muốn thay đổi tốc độ, ta lại phải tăng hoặc giảm ga (phát lực để tạo 1 gia tốc mới để tác động lên tốc độ), khi đạt tốc độ mong muốn rồi ta phát lực chỉ để thắng các lực cản để duy trì vận tốc ta muốn.
Người nào đi xe cà giựt (lúc nhanh lúc châm), thì động cơ phải thắng lực quán tính nhiều lần hơn (lúc chuyển từ chậm sang nhanh) -> hao xăng hơn.
- Sau: Khi muốn dừng lại, ta giảm ga, thập chí đạp thắng, cộng với lực ma sát sẽ làm xe dừng lại. Sau có nghĩ là ko còn lực từ động cơ nữa.
(Nếu ko có lực ma sát, thì ở giai đoạn "Trong" chẳng cần phải sinh lực để thắng ma sát -> đỡ tốn xăng, nhưng ko có ma sát thì lại ko dừng lại được)
----------
Vậy là xong phần CHUYỂN ĐỘNG
Muốn đánh được thì ta phải năm tiếp phần "ĐỘNG LƯỢNG" và "ĐỘNG NĂNG",
MD xin rút gọn như sau: mọi người có bao giờ nghĩ, 2 viên phấn hình dạng, khối lượng như nhau. 1 viên phấn rơi từ tầng 10 xuống, 1 viên rơi từ tầng 2 viên, lỡ đụng đầu thì viên nào đau hơn không?
Dĩ nhiên là viên từ tầng 10 rồi, nhưng tại sao? Chắc tại nó rơi từ tầng 10!!!
Như MD đã nói ở trên, lúc rơi thì vật sẽ bị tác động bởi Trọng lực. Như mọi người đã biết lực hấp dẫn này sẽ sinh ra GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG, gia tốc này ta tạm coi là là hằng số g.
Lại áp dụng công thức tính vận tốc từ gia tốc. V(cuối)= V(đầu) +g*t
Vì thời gian rơi từ tầng 10 đến khi va chạm dài hơn thời gian rơi từ tầng 2, nên: t(10) >t(2) -> V(cuối tầng 10) > V (cuối tầng 2). (Rơi càng lâu vận tốc càng tăng)
Và đây là mấu chốt:
Động lương p= m*V (V ngay lúc va chạm)
Động năng Ek= 1/2m*V^2 (V bình phương) = 1/2 * p^2/m
Vận tốc khi va chạm ở của Viên phấn rơi từ tầng 10 lớn hơn, nên dù cùng khối lượng, viên phấn từ tầng 10 sẽ mang động năng (năng lượng lớn hơn), nên nó sẽ tạo ra va chạm "khủng khiếp hơn"
***ỨNG DỤNG*** Mong là sẽ giúp ích cho mọi người
Ta lưu ý là động năng được quyết định bởi 2 thông số m và V
Ứng dụng 1: muốn đấm mạnh hơn: tay cần thu về sau -> lực của cơ bắp vẫn vậy, khối lượng tay ta vẫn vậy, nhưng thời gian phát lực dài hơn (đi quãng đường xa hơn) -> tích tụ được 1 năng lượng lớn hơn để tạo ra công phá lớn hơn. Lưu ý là trên suốt quãng đường đi của nắm đấm, cơ bắp phải luôn tạo ra lực. Nhưng lưu ý là cần cân đối giữ công và thủ. -> thấy người ta đấm nhanh nhưng nhìn cách thu phát tay có thể đoán được nó mạnh hay nhẹ để ứng biến (cẩn thận gặp cao thủ có thể phát lực ở tầm gần)
Các cú đá vòng cầu cũng nhằm tăng thời gian cơ thể phát lực, để tích lũy được động năng lớn nhất.
Ứng dụng 2: Các bác Sumo ăn nhiều -> khối lượng lớn -> 1 cái xô với vận tốc như vậy, nhưng lại mang năng lượng lớn -> có thể hất bay đối thủ.
Khi đấm hoặc đá cũng làm sao dùng sức lực của toàn thân, chứ không dùng cục bộ.
Ứng dụng 3: Tại sao có thể ném Uke bay thật xa?
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng để giải thích:
Nếu ta hợp làm 1 với Uke, khối lượng của cả hệ: M= M(tori) + M(uke)
Lúc bắt đầu phát lực cả 2 có 1 thời gian Va chạm mềm (dính nhau) và di chuyển với vận tốc V1.
-> Động lượng lúc đầu P1= M*V1 = (M(tori) + M (uke)) * V1
Sau khi ta ném xong, ta đứng yên -> V (tori) =0, Uke bị ném với vận tốc V(uke)
Động lượng Tori lúc sau: P(tori) =M(tori)*V(tori)=M*0=0
ĐỘng lượng Uke lúc sau: P(uke) = M(uke)* V(uke)
Ta có định luật bảo toàn động lượng:
P1=P2
->P1 = P(tori)+P(uke)
-> P1=0 +M(uke)*V(uke)
-> P1=0 +M(uke)*V(uke)
->V(uke) = P1/M(uke)= {[M(tori) +M(uke)]*V1}/M(uke) = M(tori)/M(uke)*V1 + V1. (rút gọn M(uke))
Giả sử rằng Tori và Uke nặng bằng nhau thì ta lại rút gọn lần nữa. -> V(uke)= 2*V1.
Như vậy nếu ta có kĩ thuật tốt
-nhập nội và tạo liên kết hoàn toàn (tăng khối lượng ban đầu của hệ lên mức cao nhất), chưa quen thì ta chỉ niêm được với tay hay một phần của uke. Và cũng chưa dùng được toàn bộ khối lượng của mình để ném, chỉ dùng được cánh tay
-phát lực dứt khoát (tăng V1) (phát lực từ toàn bộ chân, eo hông, tay ...) xin đừng nhầm phát lực cơ bắp với phần trên là "nhập khối lượng"
-Sau khi ném Uke đi thì Tori phải vững vàng, nối đất (đảm bảo V(tori)=0)
Thì Uke sẽ bị ném đi với tốc độ cao nhất.
Ứng dụng 4: Nối đất triệt để.
Giả sử Uke lao vào tấn công, Tori đứng yên không nối đất
Lúc đầu động năng của hệ 2 người sẽ bằng động năng của Uke vì Động năng Tori bằng 0.
P1(uke) = M(uke)* V1(uke)
P1(tori)=M(tori)* V1(tori)= M(tori)*0=0.
Nếu đây là va chạm đàn hồi, sau va chạm Uke sẽ truyền bớt động năng cho Tori, và Tori sẽ văng đi với động năng và vận tốc nào đó. 2 Vận tốc này cùng chiều nhau, cùng với chiều của V1(uke) lúc đầu Uke tạo ra.
Nếu trường hợp Tori bám chặt liên kết tốt với đất, (và biết bám đất tùy theo lực tác dụng của Uke). Thì khối lượng của Tori lúc này có thể xem như M(cực lớn)= M(tori) + M(trái đất) (rất lớn dù ta có bị trượt 1 chút). Và lưu ý rằng Uke muốn tấn công nhanh thì Uke ko thể duy trì liên kết với đất được. 2 Vận tốc này ngược chiều nhau (nên biểu thức bên dưới thể hiện bằng dâu trừ)
Ta sử dụng bảo toàn năng lượng trong trường hợp này
P1=P2
=>P1(tori)-P1(uke)= P2(tori)+P2(uke)
=>M(cực lớn)*V1(tori)-M(uke)* V1(uke)=M(cực lớn)*V2(Tori)+M(uke)* V2(uke)
Giả sử lúc đầu, ta làm như đại sư Shioda, chỉ nhích lên 1 chút nhưng đúng thời điểm, và phải có kĩ thuật phát lực thân và nối đất tốt. Ta đã tạo ra 1 động năng cực lớn. do vận tốc V1(tori) được nhân với 1 M cực lớn. Sau chuyển va chạm ta dừng lại nối đất V2(tori)=0
=>M(cực lớn)*V1(tori)-M(uke)* V1(uke)=M(uke)* V2(uke)+M(cực lớn)*0
=> V2(uke)=[M(cực lớn)*V1(tori)-M(uke)* V1(uke)]/M(uke)
Mấu chốt là ở chỗ nối đất để tạo ra cái M(cực lớn kia) thì sẽ triệt tiêu được động năng mà Uke tấn công, mà còn hất Uke bay ngược lại.
Ứng dụng 5: ta thấy viên đạn nhỏ bắn đi với tốc độ cao, sẽ bắn xuyên qua mục tiêu -> phá hủy mục tiêu. (Xung lực)
Ta muốn ném "toàn bộ Uke" hơn là triệt phá "cục bộ Uke" (tay, chân). Vì không muốn phá hủy nên ta tạo ra va chạm, niêm,... chứ ko tạo ra xung phá hủy.
-> Tay khi muốn niêm phải mềm để tạo ra va chạm mềm (ko được cứng như nắm đấm)
-> Cần có một thời gian để tay ta và tay Uke nhập thành một khối. Nếu ko nhập thành 1 khối thì ko niêm Uke được, mà nó sẽ như có đòn chặt của võ khác.
-> Khi niêm được rồi tùy người mà cách phát lực khác nhau để ném được toàn bộ Uke.
Cảm ơn mọi người đã đọc đến đây, đuối quá rồi xin dừng ở đây vậy!!!
Trả lời kèm Trích dẫn