Vì sao cùng đi một vòng kín nhưng lực giữ nguyên hướng và lực luôn tiếp tuyến có công khác nhau?

Giải thích nguyên lý

Công phụ thuộc cả lực và cách điểm đặt dịch chuyển. Một lực vectơ không đổi có tổng công bằng lực nhân độ dịch chuyển theo hướng lực, nên trên vòng kín công bằng 0. Một lực luôn đổi hướng để cùng chiều tiếp tuyến có thể sinh công dương ở mọi đoạn. Không thể kết luận mọi lực đều cho công bằng 0 chỉ vì điểm cuối trùng điểm đầu.

Ví dụ tính từng bước

Vật đi một vòng trên ray tròn bán kính 0,50 m. Trường hợp A, lực luôn 2 N sang phải: các phần công dương và âm cộng lại bằng 0 J. Trường hợp B, lực có độ lớn 2 N nhưng luôn cùng tiếp tuyến theo chiều đi: quãng đường π m, công là 2π ≈ 6,28 J. Hai lực không phải cùng một vectơ trong suốt hành trình.

Điểm dễ hiểu sai

Không dùng kết quả vòng kín của lực cố định cho động cơ luôn đẩy theo chuyển động. Ở trường hợp B cần nguồn cấp năng lượng, không có chuyển động tạo năng lượng miễn phí.

Tự kiểm tra

Vật có thể tăng tốc ở trường hợp B; không cần giả sử nó đi tròn đều để tính công theo cung.

Điều kiện áp dụng

Ray cố định nhẵn giữ quỹ đạo tròn, các lực xét tác dụng lên vật, lực dẫn vuông góc chuyển động không làm công; chưa tính hao phí.

Đọc hình minh họa

Hai đường tròn có các mũi tên lực: một bộ cùng hướng phải ở mọi điểm và một bộ xoay theo tiếp tuyến, ghi công 0 J và 2π J. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Công của lực bằng Fs cos alpha khi nào Định lí động năng liên hệ tổng công ra sao