Sách vật lý Lực/Các lực cơ bản

Lực di chuyển

Lực làm cho một khối lượng vật di chuyển theo đường thẳng không đổi hướng ở một gia tốc

Lực di chuyển có ký hiệu $F_{a}$ đo bằng đơn vị Newton N

Công thức tóan

$F_{a}=ma$

$F_{a}=ma=m{\frac {v-v_{o}}{t-t_{o}}}=m{\frac {\Delta v}{\Delta t}}$

Động lực

F --> O -->

Lực làm cho một khối lượng vật di chuyển thẳng hàng ở một vận tốc

Động lực có ký hiệu $F_{p}$ đo bằng đơn vị Newton N

Công thức toán

$F_{p}=ma=m{\frac {v}{t}}={\frac {p}{t}}$

Với

$p=mv=Ft$

Phản lực

F -->O

-F <--O

Lực chống lại lực tương tác với vật .

Phản lực có ký hiệu $F_{-}$ đo bằng đơn vị Newton N

Công thức tóan

$F_{-}=-ma=-F$

Trọng lực

O

|

V

Galileo đã làm thí nghiệm nhằm nghiên cứu đặc tính của các vật thả rơi bằng cách ông miêu tả gia tốc của mọi vật rơi tự do là hằng số và độc lập với khối lượng của vật. Ngày nay, gia tốc do lực hấp dẫn về phía bề mặt Trái Đất thường được ký hiệu là g và có độ lớn khoảng 9,81 mét trên giây bình phương (giá trị này đo tại mức nước biển và có thể thay đổi phụ thuộc vào vị trí), và vectơ này hướng về tâm Trái Đất. Newton nhận thấy mọi vật đều rơi xuống đất do trái đất tạo lực hấp dẩn hút vật về hướng mình tỉ lệ với khối lượng vật và gia tốc rơi tự do của vật . L.c này được gọi là Trọng lực

Trọng lực có ký hiệu $F_{g}$ đo bằng đơn vị Newton N

Công thức tóan

$F_{g}=-ma=-mg=-m{\frac {GM}{h^{2}}}$

O --> Fp

!

Fg

Cân bằng Động lực và Trọng lực

$F_{p}=F_{g}$

$m{\frac {v}{t}}=mg=m{\frac {MG}{h^{2}}}$

$v=gt$

$t={\frac {g}{v}}$

$h={\sqrt {\frac {GMt}{v}}}$

Áp lực

Lực tương tác với diện tích bề mặt một vật

Áp lực có ký hiệu $F_{A}$ đo bằng đơn vị Newton N

Công thức tóan

$F_{A}=ma={\frac {F}{A}}$

Lực ma sát

Ma sát là lực bề mặt chống lại xu hướng chuyển động tương đối giữa hai vị trí bề mặt. Lực ma sát tỷ lệ trực tiếp với lực pháp tuyến giữ cho hai vật rắn tách rời nhau ở những điểm tiếp xúc.

Lực ma sát được phân loại thành hai loại lực: ma sát tĩnh và ma sát động.

• Lực ma sát tĩnh ($F_{\mathrm {sf} }$) sẽ bằng và ngược hướng với lực tác dụng song song với bề mặt tiếp xúc cho tới một giới hạn xác định bởi hệ số ma sát tĩnh ($\mu _{\mathrm {sf} }$) nhân với lực pháp tuyến ($F_{N}$). Hay nói cách khác độ lớn của ma sát tĩnh thỏa mãn bất đẳng thức:

$0\leq F_{\mathrm {sf} }\leq \mu _{\mathrm {sf} }F_{\mathrm {N} }$.

• Ma sát động ($F_{\mathrm {kf} }$) độc lập với cả lực tác dụng và sự chuyển động của vật. Do vậy độ lớn của lực ma sát động bằng:

$F_{\mathrm {kf} }=\mu _{\mathrm {kf} }F_{\mathrm {N} }$,

Với $\mu _{\mathrm {kf} }$ là hệ số ma sát động. Đối với hầu hết các bề mặt tiếp xúc, hệ số ma sát động nhỏ hơn hệ số ma sát tĩnh.

Động lực có ký hiệu $F_{u}$ đo bằng đơn vị Newton N

Công thức tóan

$F_{u}=ma=\mu F_{N}$

Cân bằng Động lực và Lực ma sát

$F_{p}=F_{\mu }$

$m{\frac {v}{t}}=\mu F_{N}$

$v={\frac {\mu F_{N}t}{m}}$

$t={\frac {mv}{\mu F_{N}}}$

$\mu ={\frac {mv}{F_{N}}}$

$F_{N}={\frac {mv}{\mu }}$

Lực đàn hồi

Lực đàn hồi tác dụng lên lò xo khiến nó khôi phục lại trạng thái ban đầu. Một lò xo lý tưởng được coi là không có khối lượng, không có ma sát, không bị đứt gãy, và có thể dãn vô hạn. Những lò xo này tác dụng lực đẩy khi chúng bị nén ngắn lại, hoặc lực kéo khi bị kéo dài, lực này tỉ lệ với độ dịch chuyển của lò xo từ vị trí cân bằng của nó. Robert Hooke đã miêu tả mối quan hệ tuyến tính này vào năm 1676 bởi định luật mang tên ông là định luật Hooke. Nếu $\Delta x$ là độ dịch chuyển, lực tác dụng bởi lò xo lý tưởng sẽ bằng:

${\vec {F}}=-k\Delta {\vec {x}}$

với $k$ là hằng số phụ thuộc vào từng loại lò xo. Dấu trừ thể hiện cho xu hướng của lực tác dụng theo hướng ngược lại khi có ngoại lực tác dụng lên lò xo. Lực làm cho vật trở về vị trí ban đầu .

Lực đàn hồi có ký hiệu $F_{x|y}$ đo bằng đơn vị Newton N

Công thức tóan

$F_{x}=ma=-kx$

$F_{y}=ma=-ky$

Lực ly tâm

Lực làm cho vật di chuyển rời khỏi vòng tròn

Lực ly tâm có ký hiệu $F_{r}$ đo bằng ]đơn vị Newton N

Công thức tóan

$F_{r}=ma=m{\frac {\omega }{t}}$

Lực hướng tâm

Lực hướng tâm là một loại lực cần để làm cho một vật đi theo một quỹ đạo cung tròn

Lực hướng tâm có ký hiệu $F_{c}$ đo bằng đơn vị Newton N

Công thức tóan

$F_{c}=ma_{c}=m{\frac {v^{2}}{r}}=mr\omega ^{2}=p\omega$

Lực Coulomb

Định luật Coulomb cho rằng, Điện tích đồng loại sẻ đẩy nhau . Điện tích khác lọai sẻ hút nhau , Điện tích âm sẻ hút Điện tích dương . Lực hút giửa 2 điện tích khác loại được gọi là Lực tĩnh điện hay Lực Coulomb . Lực này có ký hiệu $F_{Q}$

Công thức toán

$F_{Q}=K{\frac {Q_{+}Q_{-}}{r^{2}}}$

Với

$F_{Q}$ - Lực tỉnh điện

$Q$ - Điện tích

$r$ - Khoảng cách giửa 2 điện tích

$K$ - Hằng số hấp dẩn

Khi có 2 điện tích cùng giá trị nằm kề nhau . Lực tỉnh điện giửa 2 điện tích

$F_{Q}=K{\frac {Q^{2}}{r^{2}}}$ Với $Q_{+}=Q_{-}$

Điện trường cuả điện tích

$E={\frac {F_{Q}}{Q}}=K{\frac {Q}{r^{2}}}$

Điện thế cuả điện tích

$V=\int Edr=\int K{\frac {Q}{r^{2}}}dr=K{\frac {Q}{r}}$

Năng lượng cuả điện

$U=-\nabla V$

Lực Lorentz

Lực Lorentz còn được gọi là lực điện từ tương tác với Điện tích di động tạo ra 2 trường ; Điện trường và Từ trường . Lực Lorentz tạo ra từ tổng của 2 lực , Lực động điện và Lực động từ . Lực điện từ có ký hiệu $F_{EB}$ đo bằng đơn vị Newton N

Công thức toán

$F_{EB}=F_{E}+F_{B}=QE\pm QvB=Q(E\pm vB)$

Với

$F_{EB}$ - Lực động điện từ

$F_{E}$ - Lực động điện

$F_{B}$ - Lực động từ

$Q$ - Điện lượng

$E$ - Điện trường

$E$ - Từ trường

$v$ - Vận tốc

• Khi v bằng không

$F_{EB}=F_{E}=QE$

• Khi v khác không

$F_{t}=F_{E}+F_{B}=0$

$QE=QvB$

$v={\frac {E}{B}}$

$B={\frac {1}{v}}E$

$E=vB$

Lực động điện

Lực làm cho Điện tích di chuyển từ vị trí đứng yên tạo ra một Điện trường E ,

Công thức toán

$F=QE$

Lực động từ

Lorentz khám phá ra rằng khi điện tích di chuyển qua từ trường của nam châm điện tích sẻ đi lệch hướng . Điện tích dương đi lên, điện tích âm đi xuống . Tương tác giửa điện tích và từ trường làm cho điện tích thay đổi hướng di chuyển . Khi hướng di chuyển của điện tích qua từ trường hướng lên hay hướng xuống theo hướng vuông góc với hướng di chuyển ban đầu sẻ tạo ra Lực động từ . Theo Định luật Lorentz, tương tác giửa điện tích và từ trường làm cho điện tích thay đổi hướng di chuyển . Điện tích dương đi lên . Điện tích âm đi xuống

Khi hướng di chuyển của điện tích qua từ trường hướng lên hay hướng xuống theo hướng vuông góc với hướng di chuyển ban đầu sẻ tạo ra Lực động từ .

Lực động từ có ký hiệu $F_{B}$ đo bằng đn vị Niuton N

Công thức toán

$F_{B}=\pm QvB$

Với

$F_{B}$ - Lực động từ

$B$ - Từ trường

$Q$ - Điện lượng

$v$ - Vận tốc

Lực động từ có khả năng làm cho điện tích di chuyển theo quỷ đạo vòng tròn

$QvB=m{\frac {v^{2}}{r}}$

$v={\frac {Q}{m}}Br$

$m={\frac {Q}{v}}Br$

$r={\frac {mv}{QB}}$

Lực Hạt nhân

Lực Hạt nhân mạnh

Tương tác mạnh hay lực mạnh là một trong bốn tương tác cơ bản của tự nhiên. Lực này giữ các thành phần của hạt nhân của nguyên tử lại với nhau, chống lại lực đẩy rất lớn giữa các proton. Lực hạt nhân mạnh là lực chịu trách nhiệm cho cấu trúc tổ hợp của các nucleon và hạt nhân nguyên tử

Lực Hạt nhân yếu

Lực hạt nhân yếugây ra sự phân rã của một số nucleon và hạt nhân thành các lepton và các hạt hadron khác