Định luật 2 Newton – Định luật rất phổ biến của thời đại

Định luật 2 Newton là một trong ba định luật quan trọng nhất mà nhà vật lý vĩ đại Isaac Newton đã tìm ra. Luật này có đóng góp quan trọng cho sự phát triển của nền vật lý cổ điển cũng như vật lý hiện đại ngày nay. Nhờ định luật này mà có người có thể giải thích được các hiện tượng trong đời sống hàng ngày.

Định luật 2 Newton được hiểu như thế nào

Định luật 2 Newton phát biểu rằng nếu một vật chịu tác dụng của một lực lớn làm thay đổi vận tốc vật đó thì vectơ gia tốc sẽ luôn cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn gia tốc vật cũng luôn tỉ lệ thuận với độ lớn lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng vật.

Định luật 2 Newton có đóng góp gì vào nền vật lý?

Newton có những đóng góp to lớn cho sự phát triển của nền vật lý hiện đại nói riêng và nền khoa học kỹ thuật nói chung. Một trong những đóng góp đó chính là định luật 2 Newton– định luật đã đưa tên tuổi của ông vang rộng khắp nơi trên thế giới.

Với cách phát biểu đã nếu như trên thì sẽ khiến nhiều người cảm thấy hơi khó hiểu. Định luật 2 Newton có thể được hiểu như sau khi chúng ta bị một lực tác động lên nếu lực đó đủ mạnh làm chúng ta thay đổi vị trí thì vị trí mà chúng ta theo đổi có hướng trùng với hướng của lực tác động.

Tùy vào độ lớn của lực là bao nhiêu mà chúng ta sẽ dịch chuyển một khoảng cách tương đối so với vị trí ban đầu. Việc thay đổi vị trí còn do khối lượng quyết định. Lấy ví dụ đơn giản khối lượng này chính là khối lượng của con người chúng ta.

Nếu lực tác dụng bé hơn trọng lượng của chúng ta thì nó sẽ không thể làm chúng ta thay đổi vị trí được. Nhìn chung các định luật vật lý được sinh ra để giải thích cho sự chuyển động và vận hành của mọi vật trong vũ trụ chính vì vậy cách giải thích trên sẽ có phần dễ hiểu hơn so với cách giải thích của Isaac Newton.

Công thức tổng quát của định luật 2 Newton

Định luật của Newton được phát biểu qua công thức: “Vecto F = m * Vecto a”. Công thức này được hiểu như sau: tổng tất cả ngoại lực tác động lên vật sẽ bằng tổng khối lượng của vật nhân với vectơ gia tốc. Với vectơ F là vectơ ngoại lực, vectơ a là vectơ gia tốc và m là khối lượng của vật. Trong trường hợp ngoại lực bao gồm nhiều lực tác dụng thì lực F sẽ bằng tổng các lực tác dụng cộng lại.

Giới thiệu sơ lược về Isaac Newton

Isaac Newton ra nhà vật lý học nhà toán học nhà thiên văn học và là một nhà triết học người sinh ra tại vương quốc Anh. Các lý thuyết mà ông đưa ra về các đinh luật đặc biệt là định luật 2 Newton luôn được công nhận rộng rãi và có sự ảnh hưởng nhất định đến ngành vật lý học thời đó.

Tóm tắt tiểu sử Isaac Newton

Newton được sinh ra từ một gia đình quý tộc nông thôn, cha của ông đã mất trước khi ông sinh ra. Năm ông 12 tuổi ông mới bắt đầu đi học vì sức khỏe của ông trước đó không cho phép. Vào lớp ông thường bị các bạn bắt nạt và ông quyết tâm phải học thật giỏi để đứng đầu lớp.

Đến năm 17 tuổi Newton được nhận vào học ở trường đại học Kembritgiơ. Trong lúc học ở đại học này ông đã vô tình phát hiện ra công thức tính toán trong toán học giải tích mà hiện nay gọi với cái tên là nhị thức Newton. Năm 19 tuổi vì sự xuất chúng của mình nêu tên được nhận vào đại học Cambridge.

Sau khi học tập và ra trường năm 27 tuổi ông được bầu làm giáo sư toán ở trường đại học, đến năm 30 tuổi ông được cử làm hội khoa học hàn lâm Anh Quốc. Sau đó không lâu ông được cử làm chủ tịch hội Hàn lâm khoa học Anh quốc. Trong khoảng thời gian ông làm chủ tịch của hội Hàn lâm khoa học Anh quốc, ông đã có những đóng góp hết sức to lớn cho nền vật lý hiện nay.

Tuy nhiên những phát biểu của ông về sự rơi tự do của các vật về định luật hấp dẫn bị giáo hội phản đối và bài trừ một cách khắc nghiệt. Do sự cấm đoán khắc nghiệt của giáo hội nhiều trường ở Anh Quốc nói riêng và châu Âu nói chung đều cắm dại những môn có liên quan đến định hấp dẫn mà Newton phát biểu.

Đóng góp của Newton

Định luật vạn vật hấp dẫn là một trong những đóng góp to lớn của nhà vật lý thiên tài này. Nguyên nhân của các hiện tượng tự nhiên như thủy triều sao chổi đều được nêu tên giải thích thông qua các công thức vật lý một cách thuyết phục.

Ngày nay các công thức vi phân và tích phân mà chúng ta đang học là một phần mà Newton đã nghiên cứu. Công thức này đã góp phần lý giải được hiện tượng đạn pháo bắn đi xa nhất với một góc bao nhiêu. Việc đưa ra nhận định chính xác về các công thức vi phân đã góp phần không nhỏ trong đưa con người đặt chân lên mặt trăng.

Ngày nay chúng ta quan sát các thiên hà qua kính viễn vọng. Loại kính này cũng chính là sản phẩm mà Newton đã nghiên cứu và và trình bày trước viện Hàn lâm khoa học Anh quốc và đã được các chuyên gia trong viện Hàn lâm chấp nhận. Tuy nhiên hình ảnh của kính lúc bấy giờ còn khá mờ nhạt ông đã có một ý tưởng táo bạo là sử dụng các gương khúc xạ để thay cho các thấu kính.

Hình ảnh mà con người quan sát được từ kính viễn vọng đã có chất lượng tăng lên đáng kể, đây là một bước tiến vượt bậc đặt nền móng hình nền thiên văn học hiện nay. Ông được biết đến rộng rãi thông qua định luật 2 Newton, định luật có đóng góp to lớn cho sự phát triển vượt bậc của nên khoa học, kĩ thuật ngày nay.

Các đại lượng liên quan đến định luật 2 Newton

Định luật 2 Newton nói riêng và tất cả các định luật Newton nói chung đều có những đóng góp to lớn cho nền vật lý hiện đại. Ngoài các đại lượng được nêu ở trên thì Newton còn đưa ra một số đại lượng đặc trưng cho định luật của mình.

Khối lượng của định luật 2 Newton

Khối lượng là một đại lượng vô hướng và luôn dương đặc trưng của mỗi vật. Đây là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính mà mỗi vật sở hữu. Có khối lượng càng lớn thì cần tác dụng một lực phải lớn hơn khối lượng của vật đó để có thể tác động khiến vật đó di chuyển.

Khối lượng của vật con đặc trưng cho độ hấp dẫn của Vật đó đối với vật khác theo định luật vạn vật hấp dẫn của Newton. Ngoài ra khối lượng còn được mở rộng thành momen quán tính trong chuyển động quay của Newton.

Trọng lượng và trọng lực của định luật 2 Newton

Trọng lực là lực của trái đất hay còn gọi là lực hấp dẫn tác động vào vật khiến cho vật có gia tốc rơi tự do. Trong hệ SI trọng lực thường được ký hiệu là P hoặc Fg. Trọng lực tác dụng vào vật có phương thẳng đứng chiều từ trên hướng xuống và đặt ngay trọng tâm của vật.

Độ lớn của lực hấp dẫn tác dụng lên vật được gọi là trọng lượng của vật. Trọng lượng của vật được tính bằng công thức sau: “P = mg”, với m là khối lượng của vật và g là gia tốc rơi tự do thường được lấy gần bằng 9,81.

Định luật 2 trong cơ học cổ điển

Định luật 2 Newton là một phần không thể thiếu trong vật lý cơ học cổ điển. Trong cơ học cổ điển khối lượng của vật luôn có giá trị không đổi bất kể vật có chuyển động như thế nào. Chính vì vậy phương trình của định luật F=ma có thể được phát biểu thành lời như sau:

Tổng được ép tác dụng lên vật sẽ bằng vi phân vận tốc của vật đó theo thời gian nhân với khối lượng. Như vậy có thể thấy công thức tổng quát ngày nay F=ma của Newton có nguồn gốc từ cơ học cổ điển. Loại cơ học cổ điển này được nêu tên vận dụng các định lý về tích phân vi phân để thể hiện.

Định luật 2 trong thuyết tương đối hẹp

Định luật 2 Newton đã giải thích được hầu hết các hiện tượng tự nhiên một cách chính xác. Các vật chuyển động luôn tuân theo nguyên lý của định luật này. Tuy nhiên với một số vật có tốc độ lớn hơn hoặc bằng tốc độ ánh sáng cụ thể là trong chân không thì định luật này đã không còn đúng.

Chính vì vậy thuyết tương đối hẹp đã ra đời để làm sáng tỏ và xây dựng nền tảng cho định luật này. Trong thuyết tương đối hẹp vận tốc của các vật là vô hạn chính vì vậy trong cơ học của Newton quan niệm về sự chuyển động của vật theo định luật là hoàn toàn sai.

Do đó để có thể sử dụng chính xác định lực của Newton trong thuyết tương đối hẹp ta có thể cho vận tốc tiến tới vô cùng. Lúc này công thức của định luật sẽ gần chính xác so với trong cơ học Newton.

Ý nghĩa định luật 2 newton

Không còn suy nghĩ về “số phận” với vật lý, nhưng nếu bạn bắt đầu làm việc, bạn có thể sẽ khám phá ra nhiều điểm tương đồng thú vị giữa định luật 2 Newton và các nguyên tắc hiệu quả của công việc.

“Gia tốc của một vật có cùng phương với lực tạo thành. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của hợp lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng  vật”. Định luật này được rút ngắn bằng công thức: F = ma

Trong đó F là lực tác dụng lên vật, m là khối lượng của vật và a là gia tốc, hiểu theo thời gian là khả năng là thay đổi vận tốc của vật theo thời gian. Nghe hơi lạ nhưng có thể được hiểu theo cách sau: nếu động lực làm việc của tôi (F) càng cao thì khả năng làm việc nhanh của tôi càng cao (a) và ngược lại. Nếu tôi nghĩ về bản thân quá nhiều, tôi gánh vác đủ thứ trách nhiệm nặng nề (m), thì khả năng làm việc nhanh hơn  của tôi càng thấp (a).

Kết luận

Định luật 2 Newton của nhà vật lý học lỗi lạc Isaac Newton đã đóng góp to lớn cho sự phát triển của nền vật lý thời bấy giờ và khoa học kĩ thuật hiện đại ngày nay. Định luật này đã và đang là một trong những thứ không thể thiếu trong chương trình giáo dục ngày nay. Việc vận dụng đúng định luật này sẽ tạo ra những giá trị to lớn cho sự phát triển vượt bậc của ccon người.