Lý thuyết về hệ qui chiếu phi quán tính

Hệ qui chiếu phi quán tính, Lực quán tính:

I/ Hệ qui chiếu phi quán tính:

Là hệ qui chiếu gắn vào vật chuyển động có gia tốc, trong chương trình vật lí phổ thông ta chỉ xét hệ qui chiếu gắn vào vật chuyển động có gia tốc không đổi.

Ví dụ về lực quán tính và hệ qui chiếu quán tính

Xét hệ chuyển động bi đỏ trượt không ma sát trên xe xanh, hợp lực tác dụng vào bi đỏ bằng 0. Xe xanh chuyển động về phía trước với gia tốc [\vec{a}\]

Lý thuyết về hệ qui chiếu phi quán tính

Xét hệ qui chiếu gắn với một điểm O đứng yên trên mặt đất (hệ qui chiếu quán tính) vì bi đỏ trượt không ma sát trên xe xanh => so với O bi đỏ vẫn đứng yên tại vị trí điểm M.

Xét hệ qui chiếu gắn vào điểm A trên xe xanh chuyển động với gia tốc \[\vec{a}\]: khi xe xanh chuyển động => bi đỏ di chuyển đến điểm B => không có lực tác dụng mà bi đỏ vẫn chuyển động so với xe xanh => chứng tỏ trong hệ qui chiếu gắn vào xe xanh (hệ qui chiếu chuyển động có gia tốc) đã sinh ra lực làm cho bi đỏ chuyển động, lực đó chính là lực quán tính.

Lý thuyết về hệ qui chiếu phi quán tính
Một chiếc moto đang chuyển động với tốc độ cao, hãm phanh trước đột ngột làm cho xe bị nhấc bổng bánh sau lên => trong hệ qui chiếu gắn vào xe đã xuất hiện lực quán tính tác dụng làm nhấc bánh sau lên.

Lực quán tính:

Lực quán tính là lực sinh ra trong hệ quy chiếu phi quán tính, lực quán tính cũng gây biến dạng và gia tốc cho vật, lực quán tính không có phản lực. Để giải các bài toán liên quan đến hệ qui chiếu phi quán tính ta coi lực quán tính có biểu thức

\[\vec{F_{qt}}= -m \vec{a} \]

độ lớn F = ma

Trong đó:

  • F$_{qt}$: lực quán tính (N)
  • m: khối lượng của vật
  • a: gia tốc của hệ quy chiếu chuyển động (m/s2)

II/ Hiện tượng tăng giảm trọng lượng

Trọng lượng P của một vật khối lượng m (số chỉ độ lớn của trọng lực – lực hút của trái đất lên vật) thay đổi khi vật chuyển động có gia tốc được gọi là hiện tượng tăng, giảm trọng lượng.

Lý thuyết về hệ qui chiếu phi quán tính
vật m trong thang máy chuyển động với gia tốc $\vec{a}$ hướng lên và hướng xuống sinh ra lực quán tính ngược chiều với $\vec{a}$

Khi thang chuyển động nhanh dần đi lên: P’ = P + Fqt = m(g + a) => trọng lượng của vật tăng

Khi thang máy chuyển động nhanh dần đi xuống: P’ = P – Fqt = m(g – a) => trọng lượng của vật giảm

Trường hợp đặc biệt khi thang máy chuyển động nhanh dần đều đi xuống với gia tốc a = g => P’ = 0 => trọng lượng của vật bằng 0 => trạng thái không trọng lượng. Có thể đạt được nhờ chuyển động của một chiếc máy bay lên đến độ cao phù hợp sau đó lao nhanh xuống Trái Đất.

Lý thuyết về hệ qui chiếu phi quán tính
Ban nhạc OK Go đã tạo ra một bài hát trong môi trường không trọng lực theo quy tắc trên nhờ hãng hàng không S7 Airlines ở Nga