Chuyển động

Chuyển động, trong lĩnh vực vật lý, là sự thay đổi vị trí của chất điểm hoặc một hệ chất điểm trong không gian theo thời gian. Chất điểm là một điểm hình học không có kích thước hoặc có kích thước rất nhỏ nhưng có khối lượng. Khi chất điểm không thay đổi vị trí trong không gian theo thời gian, nó được gọi là đứng yên. Chuyển động của chất điểm có thể là chuyển động đều (có vận tốc không đổi) hoặc chuyển động có gia tốc (có sự thay đổi vận tốc khi chuyển động). Chất điểm không chịu tác dụng của lực sẽ đứng yên hoặc chuyển động đều, tức là gia tốc bằng 0.

Một nhóm nhiều chất điểm được gọi là hệ chất điểm. Các chất điểm trong hệ chất điểm có thể chuyển động độc lập hoặc đứng yên và có thể có sự thay đổi hoặc không thay đổi khoảng cách tương đối với nhau theo thời gian. Sự chuyển động tương đối của hệ chất điểm xảy ra do các lực tương tác giữa chúng (bao gồm bốn loại lực cơ bản). Một hệ chất điểm mà các khoảng cách tương đối giữa các chất điểm không đổi dù chúng có chuyển động hay đứng yên được gọi là vật rắn hay đơn giản là vật. Sự giữ nguyên khoảng cách của các chất điểm trong vật rắn dẫn đến sự ràng buộc không tự do của các chất điểm gọi là liên kết trong vật rắn. Các dạng chuyển động cơ bản của vật rắn bao gồm chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay quanh trục hoặc tâm. Mọi loại chuyển động phức tạp của vật rắn đều có thể phân tích thành hai dạng chuyển động cơ bản trên.

Định luật Newton

Vào thế kỷ 17, Isaac Newton là nhà khoa học người Anh đầu tiên nghiên cứu về chuyển động của vật từ các khái niệm cơ bản trong cơ học và đã phát hiện ra các loại chuyển động cơ bản của vật cùng với các tính chất của chúng thông qua các công thức chuyển động.

Vật và lực tương tác theo định luật vạn vật hấp dẫn và ba định luật Newton:

1. Vật ở trạng thái ban đầu khi không có lực tương tác, thay đổi trạng thái khi có lực tương tác
2. Vật sẽ phản ứng lại với lực tương tác bằng một lực phản
3. Ở trạng thái cân bằng, tổng lực tương tác với vật bằng không
4. Lực hút giữa hai vật tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách và tỉ lệ thuận với khối lượng của chúng

Tính chất của chuyển động

Vận tốc

Vận tốc là đạo hàm của quỹ đạo chuyển động theo thời gian. Vận tốc cũng là một vector. Nó cho biết tốc độ di chuyển và hướng của vật. Trong chuyển động đều, vận tốc là một hằng số được tính bằng tỉ lệ giữa quãng đường và thời gian:

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

{\displaystyle v={\frac {s}{t}}} .

Gia tốc

Gia tốc là đạo hàm của vận tốc theo thời gian. Gia tốc biểu thị sự thay đổi của vận tốc trong chuyển động. Trong chuyển động đều hoặc đứng yên, gia tốc bằng 0. Trong chuyển động gia tốc đều nhanh hoặc chậm, gia tốc là một hằng số được tính theo tỉ lệ của vận tốc chia cho thời gian:

$a=\frac{v}{t}$.

Độ dịch chuyển

Độ dịch chuyển là độ dài của quỹ đạo chuyển động của vật. Độ dịch chuyển được tính bằng tích của vận tốc và thời gian:

$d=v.t$.

• Lưu ý : Độ dịch chuyển (d) và quãng đường (S) là hai đại lượng khác nhau hoàn toàn. Độ dịch chuyển chỉ cho biết khoảng cách vật đã đi so với vị trí ban đầu trong một khoảng thời gian và hướng di chuyển của vật. Trong khi đó, quãng đường chỉ cho biết khoảng cách mà vật đã đi trong một khoảng thời gian.

Lực tác động

Lực là một đại lượng tương tác với vật để gây ra chuyển động. Lực tác động có trị số bằng tích giữa khối lượng của vật và gia tốc chuyển động của nó, hướng của lực tương ứng với hướng của gia tốc.

$F=m.a$

Công

Công giải thích khả năng của lực trong việc thực hiện một công việc. Được tính bằng tích của Lực nhân với quãng đường

$W=F.s$

Năng lượng

Năng lượng là khả năng thay đổi trạng thái hoặc thực hiện công việc lên một vật chất.

Các dạng chuyển động cơ bản

• Chuyển động thẳng
• Chuyển động tròn
• Động lượng
• Dao động
• Sóng
• Chuyển động đều
• Chuyển động không đều
• Chuyển động tương đối

Các dạng chuyển động của hạt điểm

• Chuyển động thẳng đều là loại chuyển động đều của hạt điểm với vận tốc không đổi trên quỹ đạo thẳng.
• Chuyển động quay đều là loại chuyển động đều của hạt điểm với vận tốc (vận tốc góc) không đổi quay quanh một điểm tâm hoặc một trục (chuyển động đều trong tọa độ cực).
• Chuyển động nhanh dần đều là chuyển động có gia tốc của hạt điểm với gia tốc là hằng số dương.
• Chuyển động chậm dần đều là chuyển động có gia tốc của hạt điểm với gia tốc là hằng số âm.
• Chuyển động có gia tốc biến thiên.

Các dạng chuyển động của vật rắn

• Chuyển động tịnh tiến của vật rắn là chuyển động mà đường nối 2 điểm bất kỳ của vật luôn luôn song song với chính nó.
• Chuyển động quay quanh trục của vật rắn
• Chuyển động trong mặt phẳng
• Chuyển động quay quanh khối tâm của vật rắn