Các loại lực trong vật lý

Câu hỏi:

Trả lời:

Lời giải:

Lực cơ học được hiểu là một đại lượng vectơ có phương, chiều, điểm đặt và độ lớn nhất định. Dựa trên đặc điểm, nguồn gốc sinh lực người ta chia lực thành: Lực hấp dẫn, lực hướng tâm, lực ma sát và lực đàn hồi. Dĩ nhiên các loại lực này đều có đặc điểm, phương và chiều khác biệt.

1. Lực hấp dẫn

Lực hấp dẫn là lực hút giữa vật chất. Độ lớn lực có mối quan hệ tỉ lệ với khối lượng của chúng. Qua đó giúp gắn kết các vật chất, là điều kiện để hình thành trái đất của chúng ta. Đồng thời nó cũng là nguyên tắc thiết lập trật tự của các hành tinh, quy luật chuyển động trong dải ngân hà.

Trên trái đất, lực hấp dẫn đóng vai trò quan trọng. Theo đó nó sẽ tác động lên các vật có khối lượng để chúng rơi xuống đất. Khác với trái đất, lực hấp dẫn trên mặt trăng tương đối nhỏ, đó là nguyên nhân khiến cơ thể chúng ta gần như lơ lửng trong không trung.

Trong thực tế, lực hấp dẫn có điểm đặt tại tâm của sự vật, ngược chiều và cùng phương với chiều chuyển động. Vậy độ lớn lực hấp dẫn được xác định như thế nào?

\[{F_{hd}} = \frac{{G{\rm{.}}\left( {{m_1}.{m_2}} \right)}}{{{R^2}}}\]

- F_hd: Lực hấp dẫn (N)

- R: Khoảng cách giữa 2 vật (m)

- \[{m_1}{\rm{, }}{m_2}\]: Khối lượng của 2 vật (kg)

- G: Hằng số hấp dẫn

2. Lực đàn hồi

Lực đàn hồi là lực sinh ra khi vật đàn hồi bị biến dạng. Chẳng hạn, lực gây ra bởi một lò xo khi nó bị nén lại hoặc kéo giãn ra. Lực đàn hồi có xu hướng chống lại nguyên nhân sinh ra nó. Tức là nó có xu hướng đưa vật trở lại trạng thái ban đầu khi chưa bị biến dạng. Chính vì vậy nó thường có cùng phương và ngược chiều với lực tác dụng.

Để xác định độ lớn lực đàn hồi, người ta sử dụng công thức sau: \[{F_{dh}} = k\left| {\Delta \ell } \right|\]

Lực đàn hồi sẽ bằng hệ số đàn hồi hay chính là độ cứng của lò xo nhân với trị tuyệt đối độ biến dạng của lò xo.

3. Lực ma sát

Lực ma sát là lực được sản sinh do sự tiếp xúc giữa hai mặt vật chất. Nó có xu hướng cản trở, chống lại sự thay đổi vị trí của vật. Dựa vào đặc điểm cùng tính chất, lực ma sát được chia làm nhiều loại gồm: Lực ma sát trượt, ma sát lăn và ma sát nghỉ.

Lực ma sát thường có điểm đặt tại sát bề mặt tiếp xúc. Về cơ bản nó sẽ có phương song song và chiều ngược lại với chiều chuyển động. Công thức tính độ lớn lực ma sát:

\[{F_{ms}} = \;{\mu _t}{\rm{.}}N\]

Trong đó:

- F_ms: Lực ma sát (N);

- µ_t: Hệ số ma sát

- N: Áp lực của hai vật

4. Lực hướng tâm

Lực hướng tâm được sản sinh trên một vật chuyển động tròn đều tạo gia tốc hướng tâm. Thường nó sẽ có tâm đặt trên vật, phương trùng với đường nối giữa vật và tâm quỹ đạo, chiều hướng vào tâm quỹ đạo.

Công thức tính lực hướng tâm: \[{F_{ht}} = m.{a_{ht}} = m\frac{{{v^2}}}{r}\;\]

Trong đó: 

- F_ht: Lực hướng tâm (N)

- r: Bán kính quỹ đạo (m)

- m: Khối lượng vật (kg)

- v: Tốc độ của vật chuyển động (m/s)