Vì sao lực hãm trung bình theo thời gian có thể khác lực hãm trung bình theo đường đi?

Giải thích nguyên lý

Hai cách lấy trung bình dùng trọng số khác nhau. Xung lượng chia thời gian cho lực trung bình theo thời gian; độ lớn công hãm chia quãng đường cho lực trung bình theo đường đi nếu lực luôn ngược chuyển động. Khi lực biến thiên và tốc độ cũng đổi, không nên thay hai giá trị này cho nhau.

Ví dụ tính từng bước

Xe 1 kg ban đầu 3 m/s. Giây đầu lực hãm 1 N làm tốc độ từ 3 xuống 2 m/s, đi 2,50 m. Giây sau lực hãm 2 N làm tốc độ từ 2 về 0, đi 1 m. Xung lượng hãm có độ lớn 3 N·s trong 2 s nên lực trung bình thời gian 1,50 N. Công hãm có độ lớn 1 × 2,50 + 2 × 1 = 4,50 J trên 3,50 m, cho lực trung bình đường đi 9/7 ≈ 1,29 N.

Điểm dễ hiểu sai

Không có mâu thuẫn giữa 1,50 và 1,29 N. Cần ghi rõ cách lấy trung bình khi dùng để suy lực từ phép đo.

Tự kiểm tra

Kiểm công bằng động năng đầu 3²/2 = 4,50 J; kiểm xung lượng bằng mΔv = −3 N·s.

Điều kiện áp dụng

Lực hãm không đổi trong từng giây, cùng phương chuyển động, không có lực ngang khác, kết thúc đúng lúc dừng.

Đọc hình minh họa

Xe qua hai giai đoạn hãm, v–t và lực từng đoạn cùng nhãn; so tổng thời gian 2 s với tổng đường 3,50 m để tách hai lực trung bình. 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

Động lượng là vectơ hay đại lượng vô hướng Định luật bảo toàn động lượng xét hệ nào