Vì sao người đi trên một tấm ván trượt tự do lại làm ván lùi dù không đẩy vào mặt đất?

Giải thích nguyên lý

Nếu xét cả người và ván trên nền gần không cản, các tương tác chân–ván là nội lực. Trọng tâm hệ không tự tăng tốc ngang khi không có lực ngoài ngang đáng kể. Người có thể tiến so với ván, nhưng ván lùi để vị trí trọng tâm chung giữ nguyên khi hệ ban đầu đứng yên. Đường đi so ván khác đường đi so đất.

Ví dụ tính từng bước

Mô hình người 60 kg, ván 20 kg. Người dịch 0,80 m về trước so ván, cả hệ ban đầu nghỉ. Gọi độ dịch chuyển ván so đất là X; người dịch X + 0,80. Giữ vị trí trọng tâm: 60(X + 0,80) + 20X = 0. Suy X = −0,60 m và người chỉ tiến 0,20 m so đất.

Điểm dễ hiểu sai

Không gán 0,80 m là đường người đi so đất. Cũng không suy lực ngoài xuất hiện chỉ vì riêng người đã chuyển động.

Tự kiểm tra

Kiểm: 60 × 0,20 + 20 × (−0,60) = 0 kg·m, đúng độ dịch chuyển khối lượng có trọng số.

Điều kiện áp dụng

Người và ván là mô hình không đổi khối lượng, nền nhẵn, không đạp xuống đất; không thử với ván mất ổn định. Không cần biết chi tiết lực theo thời gian để tính hai độ dịch chuyển.

Đọc hình minh họa

Hai trạng thái của người và ván trên cùng thước đất, người tiến 0,20 m, ván lùi 0,60 m; khoảng người đi so ván 0,80 m được chỉ riêng. 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

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