Quán tính là gì? Lực quán tính trong các hệ quy chiếu

Quán tính là gì? Lực quán tính là gì? Nó xuất phát từ đâu? Đây là câu hỏi thắc mắc của rất nhiều người đặt ra khi được lý giải về các hiện tượng xuất hiện trong tự nhiên như khả năng chuyển động của các hành tinh, lực hấp dẫn của trái đất,… Vì thế, để giúp các bạn có những cái nhìn cụ thể nhất về loại lực này chúng tôi đã tổng hợp các kiến thức liên quan tới quán tính và lực quán tính, bạn đọc hãy tham khảo nhé!

Quán tính là gì

Quán tính là gì?

Quán tính là lực cản của vật chất/ vật thể nào đó đối với bất kỳ sự thay đổi về vận tốc của nó. Điều này bao gồm những thay đổi đối với hướng chuyển động hoặc tốc độ của đối tượng. Ngoài ra, khía cạnh khác của tính chất này là khi không có lực nào tác động lên chúng thì xu hướng của các vật thể sẽ tiếp tục chuyển động trên một đường thẳng với tốc độ không đổi.

Lực quán tính là gì?

Lực quán tính (hay còn gọi là lực ảo) – xuất hiện và tác động lên mọi đối tượng trong 1 hệ quy chiếu phi quán tính. Lực quán tính không xuất phát từ bất kỳ tương tác vật lý nào, mà nó được sinh ra từ gia tốc tự xuất hiện trong hệ quy chiếu phi quán tính. 

Lực quán tính tỷ lệ thuận với khối lượng m tác động, gia tốc của hệ quy chiếu không quán tính và khối lượng của vật thể so với hệ quy chiếu quán tính. Và chúng có hướng ngược lại với gia tốc của hệ quy chiếu không quán tính.

Xét 1 vật có khối lượng m nằm trong hệ quy chiếu không quán tính. Tại thời điểm này, hệ quy chiếu không quán tính sẽ chuyển động với gia tốc so với hệ quy chiếu quán tính thì vật m sẽ phải chịu thêm tác dụng của lực quán tính như sau:

Trong đó: 

• Fqt là lực quán tính (N)
• a là gia tốc của hệ quy chiếu chuyển động (m/s2)
• m là khối lượng của vật.

Lực quán tính sẽ xuất hiện khi 1 hệ quy chiếu có gia tốc cao hơn so với các hệ quy chiếu khác. Và 1 hệ quy chiếu có thể được gia tốc theo bất kỳ phương pháp nào vì thế lực quán tính cũng rất tùy ý. 4 lực quán tính thường được định nghĩa theo các cách gia tốc thường xảy ra đó là:

• 1 lực gây ra bởi 1 gia tốc tương đối bất kỳ theo 1 đường thẳng
• Hai lực được tạo ra bất kỳ từ chuyển động quay nào đó
• Lực cuối (lực Euler) được sinh ra bởi sự thay đổi của tốc độ quay.

||Xem thêm: Hệ số công suất là gì? Ý nghĩa và công thức tính hệ số công suất

Lực quán tính trong các hệ quy chiếu phi quán tính

Hệ quy chiếu chỉ có gia tốc tịnh tiến

Hệ quy chiếu chỉ có chuyển động quay

Hệ quy chiếu tổng quát

Lực quán tính ly tâm

Lực quán tính ly tâm

Lực quán tính ly tâm là trường hợp đặc biệt của lực quán tính. Nó chỉ xuất hiện nếu ta chọn hệ quy chiếu gắn với vật chuyển động tròn. Đây là hệ quả của trường gia tốc xuất hiện trong hệ quy chiếu không quán tính và trường hợp này là hệ quy chiếu quay.

Lúc này, trong hệ quy chiếu quay ta sẽ nhìn thấy các vật thể vốn chuyển động thẳng đều trong hệ quy chiếu quán tính sẽ bị đẩy ra theo phương xuyên tâm quay. Và lực đẩy vật thể ra trong hệ quy chiếu này được gọi là lực ly tâm.

Lực quán tính ly tâm sẽ tác dụng lên vật nằm bên trong hệ quy chiếu quay, có phương thẳng nối tâm của đường cong với trọng tâm của vật chuyển động. Và chiều hướng từ tâm của đường cong ra phía ngoài. Lực ly tâm thường tỷ lệ với khối lượng của vật chuyển động, bình phương tốc độ dài và tỷ lệ nghịch với bán kính của đường cong.

||Xem thêm bài viết: Gia tốc là gì? Có những loại gia tốc nào? Công thức tính gia tốc

Giải thích 1 số hiện tượng trong thực tế

Trong thực tế, có rất nhiều hiện tượng xảy ra tự nhiên và có rất nhiều người đã thắc mắc về nguồn gốc, cơ sở của hiện tượng đó từ đâu mà có. Dưới đây là lời giải mã cho một số hiện tượng tự nhiên:

Lực quán tính trong tự nhiên

• Hành tinh chuyển động với quỹ đạo gần tròn, ổn định quanh mặt trời. Nhờ lực hướng tâm mà các hình tinh đã chuyển động theo quỹ đạo gần giống hình tròn quanh mặt trời. Đồng thời, sự chuyển động này cũng tạo ra lực quán tính ly tâm, nên các hành tinh sẽ không bị hút về phía mặt trời.
• Mặt trăng chuyển động xung quanh Trái Đất. Nhờ có lực hướng tâm (lực hấp dẫn), mà mặt trăng có thể chuyển động xung quanh Trái Đất. Tuy vậy, mặt trăng và các vệ tinh nhân tạo vẫn không rơi vào Trái Đất nhờ tốc độ chuyển động của chúng đủ lớn để tạo ra lực quán tính ly tâm giúp cân bằng với lực hút của Trái Đất.
• Các khúc cua vòng tròn trên đường thường được thiết kế mặt đường dốc nghiêng ra ngoài để tránh trường hợp khi xe đi vào khúc cua với tốc độ lớn thì lực quán tính ly tâm sẽ làm xe trượt ra khỏi đường.
• Máy giặt thường sử dụng chuyển động quay tròn của động cơ nhằm tạo ra chuyển động tròn trong lồng giặt. Khi quần áo được giặt xong chính những chuyển động tròn này sẽ tạo ra lực quán tính ly tâm làm đẩy văng các hạt nước bám trên vải ra khỏi lồng giặt nhờ đó mà quần áo được vắt khô nhanh hơn. 

Bài viết trên đây chúng tôi đã chia sẻ cho các bạn những thông tin liên quan tới quán tính là gì? Lực quán tính là gì? Hy vọng với những thông tin chia sẻ trên đây sẽ giúp các bạn đọc có thêm nhiều thông tin và kiến thức hữu ích cũng như giải mã được các hiện tượng xung quanh ta.

Bài viết liên quan khác:

• Nguyên tử là gì? Cấu tạo và khối lượng của nguyên tử
• Ý nghĩa điện trở suất là gì? Bảng điện trở suất của kim loại
• 1 vạn là bao nhiêu? 1 vạn bằng bao nhiêu tiền Việt Nam
• Sóng điện từ là gì? Đặc điểm, cấu tạo và ứng dụng của sóng điện từ