Đoạn Video
Ảnh
Hải Kim Ngọc
Thành viên
Định luật gia tốc1:
Có hai nguyên nhân làm cho vật chuyển động gia tốc là nguyên nhân trực tiếp và nguyên nhân gián tiếp. Nếu có một lực tác động vào một vật thể nào đó là nguyên nhân trực tiếp làm cho nó chuyển động với một gia tốc tương ứng, thì kể từ thời điểm vật thể chuyển động gia tốc, lực tác động đó không còn tác động vào vật thể đã nói nữa.
Điều này có thể được hiểu tương tự như sau: Nếu ta đem tiền đi mua một món hàng thì ngay sau thời điểm mua, ta không còn tiền đã mua hàng nữa. Định luật này cho ta thấy một phần thế giới vật lý mới mà nhân loại từ trước đến nay chưa từng biết đến. Có thể nói ví rằng, nếu thế giới vật lý mà nhân loại đã nhận thức được như phần sáng của Mặt Trăng, thì thế giới vật lý mới được đề cập ở đây như là phần tối của Mặt Trăng vậy.
Chứng minh:
Trước hết ta làm rõ khái niệm nguyên nhân trực tiếp và nguyên nhân gián tiếp làm cho vật chuyển động gia tốc.
Thí nghiệm 1: treo vật nặng trên một thanh xà ngang, khi ta cắt dây, quan sát sẽ thấy vật rơi tự do xuống mặt đất, và vật không còn trọng lượng nữa. Trong trường hợp này thì nguyên nhân gián tiếp là do ta cắt dây và trực tiếp là do lực hấp dẫn của Trái Đất hút vật xuống. Việc cắt dây treo vật ở đây được hiểu là ta đã huỷ bỏ nguồn lực kéo vật lên, hay còn gọi là huỷ bỏ nguồn lực cân bằng với lực hấp dẫn hút vật xuống.
Thí nghiệm 2: Giả sử ta có thể thay thanh xà ngang bằng một Trái Đất giả định, điều kiện là Trái Đất giả định này giống hệt như Trái Đất thật, lực hấp dẫn của chúng không tương tác lẫn nhau mà chỉ tương tác với vật giữa chúng. Ta sẽ không cần dây treo vật, mà vật vẫn có thể tồn tại lơ lửng giữa Trái Đất giả định và Trái Đất thật, vì lực hấp dẫn thật và lực hấp dẫn giả định tác động lên vật là cân bằng nhau. Bây giờ ta tác dụng một lực không đủ lớn hơn lực hấp dẫn giả định vào vật, làm cho vật chuyển động gia tốc rơi xuống Trái Đất thật, thì lực tác dụng đó cũng được gọi là nguyên nhân gián tiếp làm cho vật chuyển động gia tốc. Ở đây, tất nhiên nguyên nhân trực tiếp làm cho vật chuyển động gia tốc rơi xuống vẫn là lực hấp dẫn thật.
Có sự khác biệt cơ bản ở hai thí nghiệm trên: ở thí nghiệm 1 thì kể từ khi vật rơi, vật không có trọng lượng nữa, còn ở thí nghiệm 2 thì khi vật tồn tại lơ lửng và trong suốt quá trình rơi vật vẫn có trọng lượng.
Thí nghiệm 3: Ta làm thêm một thí nghiệm giả định là trong khi vật đang lơ lửng giữa hai Trái Đất giả định và thật, ta huỷ bỏ hết các lực hấp dẫn. Điều ta có thể tiên đoán là vật vẫn tồn tại lơ lửng giữa hai Trái Đất giả định và thật, tuy nhiên vật không còn trọng lượng nữa. Trạng thái của vật lúc này tương tự như trong các trường hợp thực tế: quá trình vật rơi tự do xuống mặt đất hoặc là chuyển động tự do vòng quanh Trái Đất.
Căn cứ vào trường hợp vật tồn tại lơ lửng giữa hai Trái Đất giả định và thật: hai Trái Đất này đều có lực hấp dẫn thì vật có trọng lượng, và hai Trái Đất đều không có lực hấp dẫn thì vật không có trọng lượng, ta có thể đi đến kết luận là các lực tác dụng lên vật cân bằng nhau thì không triệt tiêu nhau, mà chúng cùng tồn tại đối lập nhau. Hai lực hấp dẫn của Trái Đất thật và của Trái Đất giả định cùng tác dụng lên vật lơ lửng giữa chúng, làm cho vật ở trạng thái cân bằng và có trọng lượng, chứ hoàn toàn không có câu chuyện chúng triệt tiêu nhau. Liên hệ đến vạn vật tồn tại trên mặt đất: trong môi trường áp suất khí quyển, ta thấy luôn có lực do áp suất khí quyển tác động vào vật theo các phương chiều đối lập nhau, chứ hoàn toàn không có câu chuyện chúng triệt tiêu lẫn nhau.
Kết luận: Từ những thí nghiệm như trên, ta có thể kết luận nguyên nhân vật rơi tự do xuống mặt đất là do nguyên nhân lực hấp dẫn của Trái Đất, và đây là nguyên nhân trực tiếp. Trong quá trình rơi tự do, vật không còn trọng lượng là do lực hấp dẫn không còn tác dụng vào vật nữa. Điều đó có nghĩa là lực hấp dẫn của Trái Đất đóng vai trò là nguyên nhân trực tiếp làm cho vật rơi, và kể từ thời điểm vật rơi, nó không còn tác dụng vào vật nữa.
Liên hệ thực tế: Nếu bạn sút rất mạnh vào một trái bóng trên sât cỏ, thì nguồn lực từ chân bạn được chia làm hai phần. Phần thứ nhất khá nhỏ là phần tác động vào trái bóng, đây là phần lực để thắng (để cân bằng với) lực cản trở chuyển động của trái bóng. Phần thứ nhất này tác động vào trái bóng và được cân bằng với phản lực từ trái bóng vào chân. Phần thứ hai thường lớn hơn nhiều là phần làm cho trái bóng chuyển động gia tốc. Giả sử lực cản trở chuyển động của trái bóng là rất lớn, và bạn sút bóng rất mạnh thì dường như ngay lập tức bạn sẽ thấy chân mình rất đau đớn, do phản lực từ bóng tác động ngược trở lại vào chân rất lớn. Điều này có nghĩa là khi bạn sút trái bóng đi, thì lực tác động vào bóng không hoàn toàn phụ thuộc vào việc bạn sút mạnh hay sút yếu, mà phụ thuộc khá nhiều vào các lực cản trở chuyển động của trái bóng vậy. Một liên hệ thực tế khác: Nếu bạn giơ tay đấm vào một quả bóng bay đang lơ lửng trong không khí, thì lực tác động của tay vào bóng bay dường như chỉ phụ thuộc vào lực cản trở chuyển động của không khí với bóng bay, chứ rất ít phụ thuộc vào việc bạn đấm mạnh hay đấm nhẹ. Bởi vì phần lớn nguồn lực của tay đấm đóng vai trò là nguyên nhân làm cho bóng bay chuyển động gia tốc, và kể từ thời điểm bóng bay bắt đầu chuyển động gia tốc thì nguồn lực này không còn tác động vào bóng bay nữa.
Có hai nguyên nhân làm cho vật chuyển động gia tốc là nguyên nhân trực tiếp và nguyên nhân gián tiếp. Nếu có một lực tác động vào một vật thể nào đó là nguyên nhân trực tiếp làm cho nó chuyển động với một gia tốc tương ứng, thì kể từ thời điểm vật thể chuyển động gia tốc, lực tác động đó không còn tác động vào vật thể đã nói nữa.
Điều này có thể được hiểu tương tự như sau: Nếu ta đem tiền đi mua một món hàng thì ngay sau thời điểm mua, ta không còn tiền đã mua hàng nữa. Định luật này cho ta thấy một phần thế giới vật lý mới mà nhân loại từ trước đến nay chưa từng biết đến. Có thể nói ví rằng, nếu thế giới vật lý mà nhân loại đã nhận thức được như phần sáng của Mặt Trăng, thì thế giới vật lý mới được đề cập ở đây như là phần tối của Mặt Trăng vậy.
Chứng minh:
Trước hết ta làm rõ khái niệm nguyên nhân trực tiếp và nguyên nhân gián tiếp làm cho vật chuyển động gia tốc.
Thí nghiệm 1: treo vật nặng trên một thanh xà ngang, khi ta cắt dây, quan sát sẽ thấy vật rơi tự do xuống mặt đất, và vật không còn trọng lượng nữa. Trong trường hợp này thì nguyên nhân gián tiếp là do ta cắt dây và trực tiếp là do lực hấp dẫn của Trái Đất hút vật xuống. Việc cắt dây treo vật ở đây được hiểu là ta đã huỷ bỏ nguồn lực kéo vật lên, hay còn gọi là huỷ bỏ nguồn lực cân bằng với lực hấp dẫn hút vật xuống.
Thí nghiệm 2: Giả sử ta có thể thay thanh xà ngang bằng một Trái Đất giả định, điều kiện là Trái Đất giả định này giống hệt như Trái Đất thật, lực hấp dẫn của chúng không tương tác lẫn nhau mà chỉ tương tác với vật giữa chúng. Ta sẽ không cần dây treo vật, mà vật vẫn có thể tồn tại lơ lửng giữa Trái Đất giả định và Trái Đất thật, vì lực hấp dẫn thật và lực hấp dẫn giả định tác động lên vật là cân bằng nhau. Bây giờ ta tác dụng một lực không đủ lớn hơn lực hấp dẫn giả định vào vật, làm cho vật chuyển động gia tốc rơi xuống Trái Đất thật, thì lực tác dụng đó cũng được gọi là nguyên nhân gián tiếp làm cho vật chuyển động gia tốc. Ở đây, tất nhiên nguyên nhân trực tiếp làm cho vật chuyển động gia tốc rơi xuống vẫn là lực hấp dẫn thật.
Có sự khác biệt cơ bản ở hai thí nghiệm trên: ở thí nghiệm 1 thì kể từ khi vật rơi, vật không có trọng lượng nữa, còn ở thí nghiệm 2 thì khi vật tồn tại lơ lửng và trong suốt quá trình rơi vật vẫn có trọng lượng.
Thí nghiệm 3: Ta làm thêm một thí nghiệm giả định là trong khi vật đang lơ lửng giữa hai Trái Đất giả định và thật, ta huỷ bỏ hết các lực hấp dẫn. Điều ta có thể tiên đoán là vật vẫn tồn tại lơ lửng giữa hai Trái Đất giả định và thật, tuy nhiên vật không còn trọng lượng nữa. Trạng thái của vật lúc này tương tự như trong các trường hợp thực tế: quá trình vật rơi tự do xuống mặt đất hoặc là chuyển động tự do vòng quanh Trái Đất.
Căn cứ vào trường hợp vật tồn tại lơ lửng giữa hai Trái Đất giả định và thật: hai Trái Đất này đều có lực hấp dẫn thì vật có trọng lượng, và hai Trái Đất đều không có lực hấp dẫn thì vật không có trọng lượng, ta có thể đi đến kết luận là các lực tác dụng lên vật cân bằng nhau thì không triệt tiêu nhau, mà chúng cùng tồn tại đối lập nhau. Hai lực hấp dẫn của Trái Đất thật và của Trái Đất giả định cùng tác dụng lên vật lơ lửng giữa chúng, làm cho vật ở trạng thái cân bằng và có trọng lượng, chứ hoàn toàn không có câu chuyện chúng triệt tiêu nhau. Liên hệ đến vạn vật tồn tại trên mặt đất: trong môi trường áp suất khí quyển, ta thấy luôn có lực do áp suất khí quyển tác động vào vật theo các phương chiều đối lập nhau, chứ hoàn toàn không có câu chuyện chúng triệt tiêu lẫn nhau.
Kết luận: Từ những thí nghiệm như trên, ta có thể kết luận nguyên nhân vật rơi tự do xuống mặt đất là do nguyên nhân lực hấp dẫn của Trái Đất, và đây là nguyên nhân trực tiếp. Trong quá trình rơi tự do, vật không còn trọng lượng là do lực hấp dẫn không còn tác dụng vào vật nữa. Điều đó có nghĩa là lực hấp dẫn của Trái Đất đóng vai trò là nguyên nhân trực tiếp làm cho vật rơi, và kể từ thời điểm vật rơi, nó không còn tác dụng vào vật nữa.
Liên hệ thực tế: Nếu bạn sút rất mạnh vào một trái bóng trên sât cỏ, thì nguồn lực từ chân bạn được chia làm hai phần. Phần thứ nhất khá nhỏ là phần tác động vào trái bóng, đây là phần lực để thắng (để cân bằng với) lực cản trở chuyển động của trái bóng. Phần thứ nhất này tác động vào trái bóng và được cân bằng với phản lực từ trái bóng vào chân. Phần thứ hai thường lớn hơn nhiều là phần làm cho trái bóng chuyển động gia tốc. Giả sử lực cản trở chuyển động của trái bóng là rất lớn, và bạn sút bóng rất mạnh thì dường như ngay lập tức bạn sẽ thấy chân mình rất đau đớn, do phản lực từ bóng tác động ngược trở lại vào chân rất lớn. Điều này có nghĩa là khi bạn sút trái bóng đi, thì lực tác động vào bóng không hoàn toàn phụ thuộc vào việc bạn sút mạnh hay sút yếu, mà phụ thuộc khá nhiều vào các lực cản trở chuyển động của trái bóng vậy. Một liên hệ thực tế khác: Nếu bạn giơ tay đấm vào một quả bóng bay đang lơ lửng trong không khí, thì lực tác động của tay vào bóng bay dường như chỉ phụ thuộc vào lực cản trở chuyển động của không khí với bóng bay, chứ rất ít phụ thuộc vào việc bạn đấm mạnh hay đấm nhẹ. Bởi vì phần lớn nguồn lực của tay đấm đóng vai trò là nguyên nhân làm cho bóng bay chuyển động gia tốc, và kể từ thời điểm bóng bay bắt đầu chuyển động gia tốc thì nguồn lực này không còn tác động vào bóng bay nữa.
