Lực quán tính

Trong cơ học cổ điển, lực quán tính là lực tác động lên vật thể phụ thuộc trọn vẹn vào trạng thái chuyển động của hệ quy chiếu. Hơn nữa, luôn luôn có thể tìm kiếm thấy phép biến đổi hệ quy chiếu để vào hệ quy chiếu mới, lực này biến mất.

Bạn đang xem: Lực quán tính

Như vậy, lực cửa hàng tính không thể quy về lực cơ bản, vốn là các lực không bao giờ biến mất dưới phép biến đổi hệ quy chiếu. Theo định nghĩa, những hệ quy chiếu mà lực cửa hàng tính biến mất là hệ quy chiếu quán tính; còn hệ quy chiếu phi tiệm tính là hệ quy chiếu có xuất hiện lực quán tính. Các hệ quy chiếu chuyển động thẳng đều (không bao gồm gia tốc) so với một hệ quy chiếu tiệm tính đều là tiệm tính. Các hệ quy chiếu chuyển động bao gồm gia tốc so với một hệ quy chiếu cửa hàng tính đều là phi cửa hàng tính. Lực quán tính tỷ lệ với khối lượng vật thể và với gia tốc của hệ quy chiếu phi tiệm tính so với hệ quy chiếu quán tính. Lực này còn có hướng ngược lại hướng của gia tốc.

Lực quán tính được đưa ra, vào cơ học cổ điển, để giải say mê hiện tượng cơ học trong những hệ quy chiếu phi cửa hàng tính, nơi những định luật cơ học, như định luật Newton, ko được thỏa mãn khi chỉ tính đến những lực cơ bản. Nếu coi lực cửa hàng tính như một thành phần nằm trong các lực tổng cộng, thì những định luật cơ học sẽ được thỏa mãn.


Công thức

Xét một vật khối lượng m nằm trong một hệ quy chiếu phi tiệm tính. Tại một thời điểm nhất định, hệ quy chiếu này chuyển động với gia tốc a so với một hệ quy chiếu tiệm tính; vật m sẽ chịu lực tiệm tính:

Fqt = - m a


Lực ly tâm

*
thứ điều tốc ly tâm, một ứng dụng cổ điển của lực ly tâm.

Lực ly trọng tâm xuất hiện trong những hệ quy chiếu phi cửa hàng tính cù tròn đều so với một hệ quy chiếu quán tính. Mọi điểm trong hệ quy chiếu con quay với vận tốc góc không đổi w xung quanh một vai trung phong cố định so với hệ quy chiếu quán tính.

Véctơ vận tốc tại điểm phương pháp tâm quay bán kính r sẽ luôn tiếp tuyến với quỹ đạo tròn của điểm quanh chổ chính giữa quay, và hướng theo chiều quay. Do sau khi quay hết một góc 2π, điểm xong xuôi một quỹ đạo là đường tròn gồm chu vi nhiều năm 2πr, độ lớn không đổi của véctơ vận tốc là wr.

v(t) = vx(t), vy(t), vz(t)

Với:

vz(t) = 0

vx(t) = wrcos(wt)

vy(t) = wrsin(wt)

Nếu lấy trục z tuy vậy song với trục quay; trục x vuông góc với trục quay cùng theo phương nối từ trọng điểm quay đến điểm đang xét vào mức t = 0; trục y vuông góc với nhị trục còn lại.

Như vậy tại một thời điểm bất kỳ, gia tốc của điểm giải pháp tâm r là:

a(t) = d v(t)/dt

ax(t), ay(t), az(t) = dvx(t)/dt, dvy(t)/dt, dvz(t)/dt

Hay:

az(t) = 0

ax(t) = -w2rsin(wt)

ay(t) = w2rcos(wt)

Như vậy véctơ gia tốc cũng tảo w, luôn vuông góc với véc tơ vận tốc, theo phương luôn luôn hướng vào vai trung phong quay. Nó có độ lớn tỷ lệ với bình phương w và với khoảng biện pháp r.

Xem thêm: Poseidon Lê Văn Lương - Review Chi Tiết Buffet

Lực tiệm tính lên vật bao gồm khối lượng m tại điểm bí quyết tâm con quay r là:

F(t) = - m a(t)

Độ lớn của lực là

|F| = mw2r

Còn phương của lực luôn ngược chiều với gia tốc nghĩa là luôn theo phương ly tâm.