[Lý 10]Hệ quy chiếu phi quán tính và hệ quy chiếu quán tính

[1234]

Khi làm bài tập về động lực học cần phải xác định rõ về hệ quy chiếu.Em xin nêu ra cách xác định hệ quy chiếu theo ý hiểu của mình có gì sai lầm trong suy nghĩ cũng như cách tư duy nhờ anh chị chỉ giúp
1/Khái niệm hệ quy chiếu:
Là 1hệ toạ đọ gồm gốc toạ độ là 1 điểm gắn trên vật mốc,và các trục toạ độ
Nếu chuyển động đơn giản chỉ cần chọn 1 trục(Hay còn gọi là chiều dương)
2/Phân loại hệ quy chiếu:
Tuỳ theo t/c vật môc smà người ta phân chia thành 2 loại hệ quy chiếu như sau:
Loại1:Hệ quy chiếu quán tính:Là hệ quy chiếu mà goóc đc gắn với mật đất hoặc những vật đứng yên so với mặt đấthay những vật chuyển động thẳng đều so với mặt đất(\[\vec{a_g}=\vec{0}\])
+Vật trong hệ quy chiếu quán tính chịu tác dụng của các lực thông thường nhứ:lực hấp dẫn,lực đàn hồi,lực ma sát,lực điện,lực acsimet
Thường khi bài toán ko nói gì thì sẽ rơi vào loại hệ quy chiếu này
Loại2:Hệ quy chiếu phi quán tính(Hệ quy chiếu ko quán tính)
+Là hệ quy chiéu có gốc toạ độ gắn với 1 vật chuyển động có gia tốc\[\vec{a_g}\]#\[\vec{0}\]
+Vật trong hệ quy chiếu quán ính ngoìa chịu tác dụng các lực thông thươngf còn chịu thêm lực quán tính
Những bài toán mà liên quan đến chuyển động quay hoặc trong tháng máy ...thì sẽ rơi vào hệ quy chiếu này
3/Hai loại lực quán tính:
loại1:Gọi là lực quán tính
\[\vec{F_{qt}}\]có phương trùng với phương gia tốc của hệ
Chiều ngc với gia tốc hệ
Độ lớn \[\vec{F_{qt}}=m.|a_g|\]
Loại2:Lực quán tính li tẫm
Xu ất hiện trên vật trong hệ quy chiếu gắn vs vật chuyển động tròn có\[\vec{a_ht}\]thif có \[\vec{F_{qt}}\]cos phương trùng với bán kính chiều hướng ra xa tâm và độn lớn
\[F_qt=m\omega^2R\]
Trong đó:m là khối lượng vật chịu lực li tâm(kg)
\[\omega\]là vận tốc gốc của hệ(rad/s)
R là k.c từ vật chịu lực đến tâm quay

 

[coconvuive12]

sai rồi hqc còn có cả thời gian nữa , cái này rất quan trọng đó. sai nữa là 2 cái phân loại lực quán tính của bạn, ko phải như bạn nói đâu. khi tác dụng lực thì luôn có quán tính , quan trọng họ có xét quán tính ko thôi, ng` ta thường dùng các CT GIA tốc để tính quán tính lục hấp dẫn mới chính là có quán tính còn cái hệ qui chiếu bạn nói là HQC gắn với vật mốc cđ , ng` VD bạn nêu thì còn có các loại như cđ trên 2 đt vuông góc hoặc trên 2 dg tròn

 

[Ntuancbt]

[A] a./ Hệ quy chiếu quán tính và hệ quy chiếu không quán tính[/A]
Xét một con lắc đơn đựoc treo trên trần của một toa xe khi toa xe chuyển động. Để khảo sát tính chất động lực học của con lắc này ta sử dụng hai người quan sát.
Một là: Người A - đứng trong toa xe.
Hai là: Người B - Đứng bên bờ đường

Khi xe đứng yên hoặc CĐTĐ cả A và B đều nhận thấy dây treo quả nặng có phương thẳng đứng và quản nặng đứng yên. Điều này là hợp lý với các định luật Newton(ĐỊnh luật I) vì đã có hai lực tác dụng lên quả nặng là cân bằng nhau: Trọng lực P và lực căng T của dây treo.

Khi xe chuyển động có gia tốc hướng như hình vẽ bằng kinh nghiệm ta nhận thấy dây treo bị lệch với phương thẳng đứng khi này đối với 2 người A và B đã có mâu thuẩn:

Người B - Bên đường thấy rằng vật nặng chịu tác dụng của hai lực là trọng lực P và lực căng T. Hợp lực của hai lực này có hướng trùng với hướng gia tốc của toa xe. Hợp lực này đã tạo cho vật nặng một gia tốc chính bằng gia tốc của toa xe. điều này phù hợp với định luật II newton

Người A - đứng trong toa xe thì thấy dây treo vẫn bị lệch như hình. A nghỉ rằng rõ ràng vật chịu tác dụng của hai lực là P và T, hai lực này không cân bằng nhau nên đáng nhẽ vật phải chuyển động có gia tốc về vị trí cân bằng ban đầu(vị trí như khi xe chuyển động đều hoặc đứng yên - dây treo là thẳng đứng). Song thực tế vật vẫn đứng yên đối với B. B cho rằng biểu hiện động lực này trái với định luật II Newton hay nói cách khác định luật II NEWTON không còn đúng nữa.


Với chúng ta những người đang nghiên cứu hiện tượng này dễ thấy:
Người A - đang đứng trong xe vậy người này đang quan sát quả nặng trong hệ quy chiếu gắn với xe. Hệ quy chiếu này cũng chuyển động với gia tốc là gia tốc của xe. Ta gọi đây là - Hệ quy chiếu có gia tốc hay hệ quy chiếu không quán tính.

Người B - Đứng yên trên bờ đường tức đứng yên đối với trái đất để quan sát quả nặng - hệ quy chiếu mà người này dùng để khảo sát động lực của quả nặng là hệ quy chiếu đứng yên đối với trái đất - ta gọi là : Hệ quy chiếu quán tính(hệ quy chiếu CĐT Đ đối với trái đất cũng là hệ quy chiếu quán tính).

Vậy: Trong hệ quy chiếu quán tính - định luật Newton có nghiệm đúng
Trong hệ quy chiếu phi quán tính - định luật newton không có nghiệm đúng.
Cũng có thể định nghĩa:
Hệ quy chiếu quán tính là hệ quy chiếu đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều
Hệ quy chiếu phi quán tính là hệ quy chiếu có gia tốc.



b. Lực quán tính
- Trong ví dụ trên đối với người A - tức đối với hệ quy chiếu phi quán tính để định luật Newton có nghiệm đúng thì phải chấp nhận rằng:

Ngoài hai lực thông thường là trọng lực P và lực căng T của sợi dây vật còn chịu thêm một lực nữa gọi là Lực quán tính là . Lực này có đặc điểm là
- Đặt lên quả nặng
- Cân bằng với hợp lực của P và T .
\[\vec{F_q}+\vec{P}+\vec{T}=0\]

Mặt khác với hệ quy chiếu quán tính - hệ quy chiếu của người B sử dụng ta có:

\[\vec{F_q}+\vec{P}+\vec{T}=0\]

vậy :

\[\vec{F_q}= - m. \vec{a}\]

biểu thức cho thấy lực quán tính trong hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc a có:
+ Hướng ngược với hướng của véc tơ gia tốc của HQC
+ Có độ lớn: Fqt = m.a



Chú ý:
1./ Lực quán tính là lực tưởng tượng không có thất - gọi là lực ảo
2./ Một điều rất thú vị: Hệ quy chiếu quán tính thì không có lực quán tính. Hệ quy chiếu không quán tính thì có lực quán tính.
3./ Có thể tải tài liệu dưới rất bổ ích về để nghiên cứu.