Wikipedia

Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Lực quán tính”

Duyệt lịch sử tương tác
← Thay đổi trướcThay đổi sau →
Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào
Trực quanMã wiki
Không có tóm lược sửa đổi
Không có tóm lược sửa đổi
Dòng 1:
'''Lực quán tính''', hay còn gọi là '''lực ảo''', '''lực Alembert''', là một lực xuất hiện và tác động lên mọi [[khối lượng]] trong một [[hệ quy chiếu]] phi quán tính, như là [[hệ quy chiếu quay]].
 
Lực quán tính '''<math>\vec{F'''}</math> không xuất phát từ bất kỳ tương tác vật lý nào mà là từ gia tốc '''<math>\vec{a'''}</math> tự xuất hiện trong hệ quy chiếu phi quán tính. Dựa vào định luật 2 Newton '''<math>\vec{F'''} = m '''\vec{a'''}</math>, lực quán tính luôn tỉ lệ thuận với khối lượng <math>m</math> tác dộng vào.
 
Một lực quán tính xuất hiện khi một hệ quy chiếu có gia tốc so với một hệ quy chiếu khác. Một hệ quy chiếu có thể được gia tốc theo bất kỳ cách nào, nên lực quán tính cũng là tùy ý (nhưng phải phụ thuộc vào gia tốc của hệ quy chiếu). Tuy nhiên, bốn lực quán tính đã được định nghĩa theo những cách gia tốc thường xảy ra : một lực gây ra bởi bất kỳ gia tốc tương đối theo một đường thẳng (lực quán tính tịnh tiến), hai lực gây ra từ bất kỳ chuyển động quay nào (lực quán tính ly tâm và lực Coriolis) và lực cuối, còn gọi là lực Euler, gây ra bởi sự thay đổi tốc độ quay.
 
== Lực quán tính trong các hệ quy chiếu phi quán tính ==
== Ví dụ ==
=== Trong hệ quy chiếu chỉ có gia tốc tịnh tiến ===
=== Lực ly tâm ===
Gọi hệ quy chiếu <math>K'</math> là hệ quy chiếu phi quán tính chuyển động có gia tốc tịnh tiến <math>\vec{a}</math> so với hệ quy chiếu quán tính <math>K</math>, mọi khối lượng <math>m</math> trong hệ quy chiếu <math>K'</math> phải chịu tác động của lực quán tính tịnh tiến <math>\vec{F}_{inertial}</math> :
[[Tập tin:Centrifugal_governor.png|nhỏ|240px|Máy điều tốc ly tâm, một ứng dụng cổ điển của lực ly tâm.]]
:<math>\vec{F}_{inertial} = -m\vec{a}</math>
:''Xem bài chính [[lực ly tâm]]''
=== Trong hệ quy chiếu chỉ có chuyển động quay ===
Lực ly tâm xuất hiện trong các hệ quy chiếu phi quán tính quay tròn đều so với một hệ quy chiếu quán tính. Mọi điểm trong hệ quy chiếu quay với [[vận tốc góc]] không đổi ''w'' quanh một tâm cố định so với hệ quy chiếu quán tính.
:''Bài chi tiết '': [[Hệ quy chiếu quay]]
Trong một hệ quy chiếu quay có tốc độ góc là <math>\vec\Omega</math> so với hệ quy chiếu quán tính, mọi khối lượng <math>m</math> phải chịu tác động của 3 lực quán tính còn lại :
===* [[Lực Coriolis ===]]▼
 
:<math>
Véctơ [[vận tốc]] tại điểm cách tâm quay bán kính ''r'' sẽ luôn tiếp tuyến với quỹ đạo tròn của điểm quanh tâm quay, và hướng theo chiều quay. Do sau khi quay hết một góc 2π, điểm hoàn thành một quỹ đạo là [[đường tròn]] có [[chu vi]] dài 2π''r'', độ lớn không đổi của véctơ vận tốc là ''wr''.
\vec{F}_{Coriolis} =
:'''v'''(''t'') = {''v''<sub>''x''</sub>(''t''), ''v''<sub>''y''</sub>(''t''), ''v''<sub>''z''</sub>(''t'')}
-2m \vec\Omega \times \vec{v}_{r}
Với:
</math>
:''v''<sub>''z''</sub>(''t'') = 0
:''v''<sub>''x''</sub>(''t'') = ''wr''cos(''wt'')
:''v''<sub>''y''</sub>(''t'') = ''wr''sin(''wt'')
Nếu lấy trục ''z'' song song với trục quay; trục ''x'' [[vuông góc]] với trục quay và theo phương nối từ tâm quay đến điểm đang xét vào lúc ''t'' = 0; trục ''y'' vuông góc với hai trục còn lại.
 
với <math>\vec{v}_{r}</math> là vectơ vận tốc của vật trong hệ quy chiếu quay.
Như vậy tại một thời điểm bất kỳ, gia tốc của điểm cách tâm ''r'' là:
:'''a'''(''t'') = ''d'' '''v'''(''t'')/''dt''
:{''a''<sub>''x''</sub>(''t''), ''a''<sub>''y''</sub>(''t''), ''a''<sub>''z''</sub>(''t'')} = {''dv''<sub>''x''</sub>(''t'')/''dt'', ''dv''<sub>''y''</sub>(''t'')/''dt'', ''dv''<sub>''z''</sub>(''t'')/''dt''}
Hay:
:''a''<sub>''z''</sub>(''t'') = 0
:''a''<sub>''x''</sub>(''t'') = -''w''<sup>2</sup>''r''sin(''wt'')
:''a''<sub>''y''</sub>(''t'') = ''w''<sup>2</sup>''r''cos(''wt'')
 
* [[Lực quán tính ly tâm]]
Như vậy véctơ gia tốc cũng quay ''w'', luôn [[vuông góc]] với véc tơ vận tốc, theo phương luôn hướng vào tâm quay. Nó có độ lớn tỷ lệ với [[bình phương]] ''w'' và với khoảng cách ''r''.
 
:<math>
Lực quán tính lên vật có khối lượng ''m'' tại điểm cách tâm quay ''r'' là:
\vec{F}_{centrifugal} =
:'''F'''(''t'') = - ''m'' '''a'''(''t'')
-m\vec\Omega \times (\vec\Omega \times \vec{r})
Độ lớn của lực là
</math>
:|'''F'''| = ''mw''<sup>2</sup>''r''
Còn phương của lực luôn ngược chiều với gia tốc nghĩa là luôn theo phương ly tâm.
 
với <math>\vec{r}</math> là vectơ bán kính của vật trong hệ quy chiếu quay.
▲=== Lực Coriolis ===
:''Xem bài chính [[lực Coriolis]]''
 
* và [[Lực Euler]]
{{sơ thảo vật lý}}
 
:<math>
\vec{F}_{{Euler}} =
-m\frac{d\vec\Omega}{dt} \times \vec{r}
</math>
 
với <math>\frac{d\vec\Omega}{dt}</math> là sự thay đổi vectơ tốc độ góc <math>\vec\Omega</math> theo thời gian.
 
=== Trong hệ quy chiếu tổng quát ===
Với một hệ quy chiếu phi quán tính <math>K'</math> quay với vectơ tốc độ góc <math>\vec\Omega</math> và tịnh tiến với gia tốc <math>\vec{a}</math> so với hệ quy chiếu quán tính <math>K</math>, mọi khối lượng <math>m</math> phải chịu tác động của 4 lực quán tính trên.
 
Gọi <math>\vec{F}_i</math> là tổng lực tác động lên vật trong hệ quy chiếu quán tính <math>K</math> và <math>\vec{F}_r</math> là tổng lực tác động lên vật trong hệ quy chiếu phi quán tính <math>K'</math>, chúng ta có phương trình:
 
:<math>\vec{F}_r = \vec{F}_i + \vec{F}_{inertial} + \vec{F}_{Coriolis} + \vec{F}_{centrifugal} + \vec{F}_{{Euler}}</math>
 
[[Thể loại:Lực quán tính]]
Lấy từ “https://vi.wikipedia.org/wiki/Lực_quán_tính”