Định luật 3 Newton, hay còn gọi là định luật về tác dụng và phản tác dụng, là một trong những khái niệm cơ bản nhất trong vật lý, đặc biệt là trong lĩnh vực cơ học. Bài viết này sẽ cung cấp những bài tập nâng cao về định luật 3 Newton, giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về nguyên lý này và ứng dụng nó vào giải quyết các vấn đề thực tiễn.
Hiểu Rõ Định Luật 3 Newton
Trước khi đi vào các bài tập nâng cao, chúng ta cần nắm vững nội dung của định luật 3 Newton: “Khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực. Hai lực này là hai lực trực đối.”.
Điều này có nghĩa là:
- Luôn tồn tại cặp lực tác dụng và phản tác dụng.
- Hai lực này có cùng độ lớn, cùng phương nhưng ngược chiều.
- Hai lực này tác dụng vào hai vật khác nhau.
Bài Tập Vận Dụng Định Luật 3 Newton
Dưới đây là một số bài tập nâng cao về định luật 3 Newton:
Bài Tập 1: Súng Và Viên Đạn
Mô tả: Một khẩu súng có khối lượng M bắn ra một viên đạn có khối lượng m với vận tốc v. Bỏ qua ma sát và sức cản của không khí.
Yêu cầu:
- Xác định vận tốc giật lùi của súng.
- Giải thích tại sao súng giật lùi khi bắn.
Lời giải:
-
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
- Trước khi bắn, động lượng của hệ (súng + đạn) bằng 0.
- Sau khi bắn, động lượng của hệ bằng tổng động lượng của súng và đạn: M.V + m.v = 0
- Từ đó, ta có vận tốc giật lùi của súng: V = – (m.v)/M
-
Giải thích: Khi bắn, súng tác dụng lên viên đạn một lực đẩy về phía trước. Theo định luật 3 Newton, viên đạn cũng tác dụng ngược trở lại súng một lực có cùng độ lớn nhưng ngược chiều, làm súng giật lùi.
Súng giật lùi khi bắn
Bài Tập 2: Người Đẩy Tường
Mô tả: Một người khối lượng M đứng trên một tấm ván khối lượng m, có thể trượt không ma sát trên mặt sàn nằm ngang. Người đó đẩy vào tường một lực F.
Yêu cầu:
- Tìm gia tốc của hệ (người + ván).
- Xác định lực mà tường tác dụng lên người.
Lời giải:
-
Xét hệ (người + ván):
- Lực F mà người đẩy tường chính là ngoại lực tác dụng lên hệ.
- Áp dụng định luật 2 Newton: F = (M + m).a
- Từ đó, ta có gia tốc của hệ: a = F/(M + m)
-
Xét người:
- Theo định luật 3 Newton, tường tác dụng lên người một lực F’ có cùng độ lớn, cùng phương nhưng ngược chiều với lực F mà người đẩy tường.
Người đẩy tường và lực phản tác dụng
Bài Tập 3: Hai Vật Va Chạm
Mô tả: Hai vật A và B có khối lượng lần lượt là m1 và m2, chuyển động với vận tốc v1 và v2 trên cùng một đường thẳng. Hai vật va chạm trực diện đàn hồi.
Yêu cầu:
- Tính vận tốc của hai vật sau va chạm.
- Giải thích tại sao vận tốc của hai vật thay đổi sau va chạm.
Lời giải:
-
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn năng lượng:
- Trước va chạm: m1.v1 + m2.v2 = m1.v1′ + m2.v2′ (động lượng)
- (1/2).m1.v1² + (1/2).m2.v2² = (1/2).m1.v1’² + (1/2).m2.v2’² (năng lượng)
- Giải hệ phương trình trên, ta tìm được v1′ và v2′.
-
Giải thích: Trong quá trình va chạm, hai vật tác dụng lực lên nhau. Theo định luật 3 Newton, các lực này bằng nhau về độ lớn, ngược chiều và tác dụng vào hai vật khác nhau. Do đó, lực tương tác làm thay đổi vận tốc của cả hai vật.
Kết Luận
Bài viết đã trình bày một số bài tập nâng cao về định luật 3 Newton. Việc hiểu rõ và vận dụng thành thạo định luật này sẽ giúp bạn giải quyết được nhiều bài toán phức tạp hơn trong vật lý, đặc biệt là trong lĩnh vực cơ học.
Bạn cần hỗ trợ? Hãy liên hệ Số Điện Thoại: 0936238633, Email: [email protected] Hoặc đến địa chỉ: 408 An Tiêm, Hà Khẩu, Hạ Long, Quảng Ninh, Việt Nam. Chúng tôi có đội ngũ chăm sóc khách hàng 24/7.