Bài 14: Định luật 1 Newton | Giải bài tập Vật lý 10 | Chương 3: Động Lực Học - Lớp 10 - Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống

Khởi động trang 60 Vật Lí 10: Hình bên cho thấy một trong hai con tàu vũ trụ Voyager đang làm nhiệm vụ thăm dò các hành tinh nằm xa Trái Đất trong hệ Mặt Trời. Chúng được phóng lên từ mũi Canaveral, Florida (Hoa Kì) vào năm 1977 và hiện nay cả hai con tàu đã ra khỏi hệ Mặt Trời, đang tiếp tục hoạt động và gửi thông tin về Trái Đất.

Điều gì đã giúp cho tàu Voyager tiếp tục chuyển động rời xa Trái Đất, mặc dù trên thực tế không còn lực nào tác dụng lên chúng nữa?

Lời giải:

Theo định luật 1 Newton, tàu Voyager không chịu tác dụng của lực nào nên nó đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều rời xa Trái Đất. Hay nói cách khác, quán tính đã giúp cho tàu Voyager tiếp tục chuyển động rời xa Trái Đất.

I. Lực và chuyển động

Câu hỏi trang 60 Vật Lí 10: Một quyển sách đang nằm yên trên mặt bàn. Ta phải đẩy nó thì nó mới dịch chuyển và khi ngừng đẩy thì nó dừng lại. Nếu em đặt mình vào thời nhà khoa học Hy Lạp Aristotle (384 – 322 TCN), khi mà mọi người chưa biết đến ma sát, thì em sẽ trả lời câu hỏi nêu ra như thế nào?

Lời giải:

Khi mọi người chưa biết đến lực ma sát thì em sẽ trả lời câu hỏi này:

- Quyển sách đang nằm yên trên bàn, nó chuyển động được là do có lực tác dụng vào nó.

- Khi không có lực tác dụng nữa thì quyển sách dừng lại, vì lúc đó không có lực nào tác dụng vào vật.

II. Định luật 1 Newton

Câu hỏi trang 61 Vật Lí 10: Quan sát các vật trong Hình 14.2.

Giải thích tại sao quả cầu đứng yên.

Lời giải:

Quả cầu đứng yên là do quả cầu chịu tác dụng của hai lực: trọng lực P và lực căng T. Hai lực này cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn nên hợp lực tác dụng lên quả cầu bằng 0.

⇒ Quả cầu đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên.

Câu hỏi trang 61 Vật Lí 10: Quan sát các vật trong Hình 14.2.

Tại sao người trượt ván có thể giữ nguyên vận tốc của mình?

Lời giải:

Người trượt ván có thể giữ nguyên vận tốc của mình là do hợp lực tác dụng lên hệ (người + ván trượt) bằng 0. Khi đó, người trượt ván đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.

⇒ Người trượt ván có thể giữ nguyên vận tốc của mình.

III. Quán tính

Hoạt động trang 61 Vật Lí 10: Thí nghiệm Hình 14.3 giúp minh họa quán tính của vật.

- Chuẩn bị: Một tấm ván dài khoảng 1 m làm mặt phẳng nghiêng, xe lăn, vật nhỏ đặt trên xe lăn, vật chắn (có thể dùng quyển sách dày) (Hình 14.3)

- Tiến hành:

+ Đặt các vật nhỏ lên xe lăn. Giữ các vật và xe đứng yên trên đỉnh mặt phẳng nghiêng.

+ Thả cho xe trượt xuống dốc, dọc theo mặt phẳng nghiêng.

+ Quan sát hiện tượng xảy ra đối với xe và các vật trên xe.

- Thảo luận:

1. Giải thích tại sao khi xe trượt xuống dốc và bị cản lại ở cuối dốc thì vật nhỏ bị văng về phía trước.

2. Làm thế nào để giữ cho vật trên xe không bị văng đi?

Lời giải:

1. Khi xe trượt xuống dốc và bị cản lại ở cuối dốc thì vận tốc của xe đột ngột thay đổi. Vật nhỏ trên xe không kịp thay đổi trạng thái chuyển động theo xe nên bị văng về phía trước.

2. Để giữ cho vật trên xe không bị văng đi, ta cần buộc cố định vật vào xe.

Câu hỏi 1 trang 61 Vật Lí 10: Mô tả và giải thích điều gì xảy ra đối với một hành khách ngồi trong ô tô ở các tình huống sau:

a) Xe đột ngột tăng tốc.

b) Xe phanh gấp.

c) Xe rẽ nhanh sang trái.

Lời giải:

a) Khi xe đột ngột tăng tốc thì hành khách sẽ ngả người về phía sau.

Vì theo quán tính, khi xe tăng tốc đột ngột thì người ngồi trong xe có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn, nên khi xe tiến về phía trước đột ngột thì người chưa kịp thay đổi theo nên có xu hướng ngả về phía sau.

b) Khi xe phanh gấp thì hành khách sẽ ngả người về phía trước.

Vì khi ô tô đang chuyển động thì cả ô tô và người đều chuyển động. Khi ô tô phanh gấp thì ô tô dừng lại còn hành khách trong xe theo quán tính nên vẫn di chuyển về phía trước.

c) Khi xe rẽ nhanh sang trái thì người sẽ nghiêng về phía bên phải.

Vì khi xe đang chuyển động thì người và xe chuyển động cùng một hướng. Nhưng khi xe rẽ trái thì người theo quán tính vẫn chuyển động theo hướng cũ nên bị nghiêng về bên phải.

Câu hỏi 2 trang 61 Vật Lí 10: Một vật đang chuyển động với vận tốc 3 m/s dưới tác dụng của các lực. Nếu bỗng nhiên các lực này mất đi thì:

A. Vật dừng lại ngay.

B. Vật đổi hướng chuyển động.

C. Vật chuyển động chậm dần rồi dừng lại.

D. Vật tiếp tục chuyển động theo hướng cũ với vận tốc 3 m/s.

Lời giải:

Theo định luật 1 Newton, nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào thì vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.

Do đó, khi các lực tác dụng lên vật mất đi, vật tiếp tục chuyển động theo hướng cũ với vận tốc 3 m/s.

Đáp án đúng là: D

Câu hỏi 3 trang 61 Vật Lí 10: Một vật đang nằm yên trên mặt bàn nằm ngang. Tại sao ta có thể khẳng định rằng bàn đã tác dụng một lực lên nó.

Lời giải:

- Vật có khối lượng để trên mặt bàn sẽ luôn có trọng lực  tác dụng lên vật.

- Theo định luật 1 Newton, vật nằm yên nên hợp lực tác dụng lên vật phải bằng 0.

⇒ Vật chịu thêm tác dụng của một lực cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn với trọng lực – đó chính là phản lực từ bàn tác dụng lên vật.

Câu hỏi 1 trang 62 Vật Lí 10: Khi ngồi trên ô tô, tàu lượn cao tốc hoặc máy bay, hành khách luôn được nhắc thắt dây an toàn. Giải thích điều này.

Lời giải:

Khi ngồi trên ô tô, tàu lượn cao tốc hoặc máy bay, hành khách luôn được nhắc thắt dây an toàn vì:

- Vận tốc của các phương tiện này thường rất lớn nên khi phương tiện thay đổi vận tốc đột ngột thì theo quán tính, hành khách sẽ bị va đập hoặc bị ngã, nặng hơn có thể bị chấn thương, tử vong.

- Còn khi thắt dây an toàn thì dây an toàn sẽ giữ lại được cơ thể chúng ta, tránh trường hợp bị va đập mạnh nguy hiểm đến tính mạng con người.

Câu hỏi 2 trang 62 Vật Lí 10: Để tra đầu búa vào cán, nên chọn cách nào dưới đây? Giải thích tại sao.

a) Đập mạnh cán búa xuống đất như Hình 14.4a.

b) Đập mạnh đầu búa xuống đất như Hình 14.4b.

Lời giải:

Ta nên chọn cách đập mạnh cán búa xuống đất như Hình 14.4a.

Vì khi đập cán búa xuống đất, khi chạm đất thì cán búa dừng lại đột ngột, theo quán tính đầu búa vẫn có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn nên vẫn tiếp tục đi xuống. Do vậy, đầu búa sẽ dễ tra vào cán hơn và chắc chắn hơn.

Em có thể 1 trang 62 Vật Lí 10: Dùng khái niệm quán tính để giải thích hiện tượng trong Hình 14.5: Khi dùng tay kéo từ từ tờ giấy và khi giật mạnh tờ giấy.

Lời giải:

- Khi kéo từ từ tờ giấy thì cả cốc và tờ giấy đều sẽ chuyển động.

- Khi giật mạnh tờ giấy thì cốc vẫn đứng yên tại chỗ, vì theo quán tính cốc không kịp thay đổi trạng thái nên nó đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên.

Em có thể 2 trang 62 Vật Lí 10: Giải thích được nguyên nhân của nhiều vụ tai nạn giao thông liên quan đến quán tính. Chuẩn bị một bài thuyết trình (dài khoảng 15 phút) về đề tài sau đây: Rất nhiều vụ tai nạn giao thông có nguyên nhân từ quán tính. Em hãy nêu một số ví dụ về điều đó và cách phòng tránh những tai nạn này.

Lời giải:

- Nguyên nhân của nhiều vụ tai nạn giao thông liên quan đến quán tính: đó là do các phương tiện giao thông đang chạy với tốc độ cao, khi gặp tình huống bất ngờ thì phanh gấp. Một số tình huống có thể xảy ra như sau:

+ Xe không dừng lại ngay được mà vẫn tiếp tục chuyển động thêm một đoạn do có quán tính. Va chạm với phương tiện giao thông khác gây ra các thiệt hại về người và tài sản.

+ Xe dừng lại đột ngột, tuy nhiên theo quán tính xe có xu hướng bảo toàn vận tốc nên có thể bị lật nhào, gây ra các va đập cực mạnh, gây ra các hậu quả cực kì nghiêm trọng cho người trong xe và các người tham gia giao thông khác.

- Ví dụ về những vụ tai nạn giao thông có nguyên nhân từ quán tính:

+ Xe đang chạy với tốc độ cao, dừng, hãm phanh đột ngột.

Xe phanh gấp

+ Tăng tốc (xe máy, ô tô, …) đột ngột.

+ Xe đang chạy mà rẽ sang trái, sang phải đột ngột, quá gấp.

Chuyển hướng bất ngờ

+ Xe chở quá tải, xe chạy ba, xe lạng lách…

Xe chở quá tải

- Để phòng tránh những tai nạn này, chúng ta cần:

+ Chạy đúng tốc độ quy định.

+ Luôn giữ khoảng cách an toàn với các phương tiện giao thông khác.

+ Bật xi nhan ở khoảng cách phù hợp trước khi muốn chuyển làn, rẽ phải, rẽ trái, …

+ Không chở quá số người quy định.