Định luật II Newton

Định luật II Newton cho biết gia tốc của một vật phụ thuộc vào hợp lực tác dụng lên nó và khối lượng của vật. Trong các trường hợp khối lượng không đổi thường gặp ở những bài vật lý nhập môn, mối quan hệ là:

F_{net} = ma

Điều này có nghĩa là gia tốc tăng khi hợp lực tăng và giảm khi khối lượng tăng. Gia tốc có cùng hướng với hợp lực.

Dùng Mô Phỏng Để Kiểm Tra $F_{net} = ma$

Thay đổi lực hoặc khối lượng từng đại lượng một và quan sát gia tốc cập nhật. Khi giữ khối lượng cố định, gia tốc thay đổi tỉ lệ thuận với lực. Khi giữ lực cố định, gia tốc thay đổi tỉ lệ nghịch với khối lượng.

Newton's second law simulator

Change the net force and mass to test Newton's second law in the constant-mass case. The motion prediction below assumes the net force stays constant during the chosen time interval, so the acceleration stays constant too.

Net force: 6 NNegative means left, positive means right.Mass: 2 kgAt the same net force, more mass means less acceleration.Initial velocity: 0 m/sThis only changes the motion prediction, not the acceleration.Observation time: 4 sUse this to see how constant acceleration changes velocity and position over time.

Your current calculation

Acceleration from net force and mass

a = F_net / m = 6 / 2 = 3 m/s^2

Velocity after 4 s

v = v_0 + a t = 0 + (3)(4) = 12 m/s

Displacement after 4 s

x = v_0 t + (1/2) a t^2 = 24 m

Direction check: net force is right, so acceleration is right.

If only force changes: with mass fixed, doubling the net force would change the acceleration to 6 m/s^2.

If only mass changes: doubling the mass would change the acceleration to 1.5 m/s^2.

What to notice in the motion

If the net force is zero, the acceleration is zero. That does not force the object to stop. It only means the velocity stays constant.

If the acceleration and velocity point the same way, the object speeds up. If they point in opposite directions, it slows down.

Here the object ends up 24 m to the right after 4 s, with a final velocity of 12 m/s.

Current motion trend: starting from rest or changing direction.

Force and motion view

Position after 4 s: 24 m to the right

Acceleration: 3 m/s^2 (right)

Acceleration vs. net force

For the current mass, this graph stays a straight line through the origin. That is the key pattern: if mass is fixed, acceleration changes in direct proportion to net force.

Current point: (6 N, 3 m/s^2)

Khi Nào Định Luật II Newton Có Dạng $F_{net} = ma$

Phát biểu tổng quát nhất của định luật II Newton là hợp lực bằng tốc độ biến thiên của động lượng:

\vec{F}_{net} = \frac{d\vec{p}}{dt}

Với khối lượng không đổi $m$ , động lượng là $\vec{p} = m\vec{v}$ , nên biểu thức này trở thành

\vec{F}_{net} = m\vec{a}

Dạng khối lượng không đổi đó là phiên bản mà đa số học sinh học đầu tiên, và cũng là phiên bản mà widget này mô phỏng. Nếu khối lượng đang thay đổi, bạn không nên giả sử chỉ riêng $F_{net} = ma$ là đã mô tả đầy đủ vấn đề.

Ví Dụ Có Lời Giải: 12 N Tác Dụng Lên Một Xe Đẩy 4 kg

Giả sử một xe đẩy có khối lượng $4\ \mathrm{kg}$ và hợp lực tác dụng lên nó là $12\ \mathrm{N}$ theo hướng sang phải. Với khối lượng không đổi,

a = \frac{F_{net}}{m} = \frac{12}{4} = 3\ \mathrm{m/s^2}

Vậy xe đẩy có gia tốc $3\ \mathrm{m/s^2}$ theo hướng sang phải. Nếu cùng xe đẩy đó chỉ chịu lực $6\ \mathrm{N}$ , gia tốc sẽ giảm xuống còn $1.5\ \mathrm{m/s^2}$ . Nếu lực vẫn là $12\ \mathrm{N}$ nhưng khối lượng tăng lên $8\ \mathrm{kg}$ , gia tốc cũng sẽ là $1.5\ \mathrm{m/s^2}$ . Đó là ý chính: lực làm gia tốc tăng lên, còn khối lượng cản trở sự thay đổi đó.

Điều Cần Chú Ý Khi Bạn Di Chuyển Các Thanh Trượt

Đừng chỉ nhìn xem con số lớn hơn hay nhỏ hơn. Hãy chú ý đến chính mối quan hệ.

Lực làm thay đổi gia tốc theo tỉ lệ thuận.
Khối lượng làm thay đổi gia tốc theo tỉ lệ nghịch.
Hợp lực bằng không thì gia tốc bằng không, ngay cả khi vật đang chuyển động.

Điểm cuối cùng này rất quan trọng. Định luật II Newton liên hệ lực với gia tốc, không phải lực với vận tốc.

Hãy Thử Một Trường Hợp Tương Tự Với Lực Và Khối Lượng

Hãy tự thử với một đại lượng được giữ cố định. Trước hết, tăng lực lên gấp đôi trong khi giữ khối lượng không đổi. Sau đó đặt lại và tăng khối lượng lên gấp đôi trong khi giữ lực không đổi. Nếu bạn có thể dự đoán gia tốc mới trước khi kiểm tra trên widget, nghĩa là bạn đang vận dụng định luật chứ không chỉ học thuộc.

Cần trợ giúp giải bài?

Tải câu hỏi lên và nhận lời giải từng bước đã được xác minh trong vài giây.

Mở GPAI Solver →