Ba định luật Newton và chiếc xe đạp - Joshua Manley

Xem bài đầy đủ tại: http://ed.ted.com/lessons/joshua-manley-newton-s-3-laws-with-a-bicycle

Tại sao thật khó để đạp một chiếc xe đạp với 10.000 pound? Những giải thích đơn giản trên đây sẽ cho thấy ba định luật chuyển động của Newton đã giúp bạn đi xe dạp như thế nào.

Đã bao giờ bạn chú ý tới việc khi bắt đầu đạp xe thì khó khăn

hơn khi xe di chuyển ở tốc độ không đổi?

Hay tự hỏi điều gì đã làm chiếc xe của bạn chuyển động?

Hoặc suy nghĩ tại sao nó lại đi về phía trước chứ không phải ngược lại hay sang bên?

Có lẽ là chưa, và bạn không phải là người duy nhất.

Điều này là một bí ẩn cho đên tận thế kỉ 17

khi Isaac Newton mô tả các định luật cơ bản của chuyển động

và trả lời cho chúng ta những câu hỏi này.

Newton phát hiện ra rằng mọi thứ có xu hướng tiếp tục làm

những gì mà nó đang thực hiện. Vậy nên nếu chiếc xe không chuyển đông,

nó tiếp tục đứng yên, và khi nó chuyển động,

nó sẽ vẫn tiếp tục chuyển động.

Vật chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động

và các vật đứng yên sẽ vẫn tiếp tục đứng yên.

Đó là Định luật I của Newton.

Những nhà vật lý gọi đấy là Định luật về quán tính - Một cách nói về

tính chất của những vật chuyển động: không tự động tăng, giảm, hay đổi hướng.

Chính quán tính là thứ mà bạn cần vượt qua để làm cho chiếc xe của bạn di chuyển.

Bây giờ bạn biết rằng bạn phải vượt qua quán tính để di chuyển chiếc xe của bạn,

Nhưng cái gì có thể làm bạn vượt qua điều đó?

Vâng, câu trả lời có ở Định luật II Newton.

Dưới dạng biểu thức toán học, Newton phát biểu rằng

Lực là tích của khối lượng và gia tốc.

Để khiến một vật tăng hoặc giảm tốc độ,

thì phải có lực tác động lên nó.

Lực càng mạnh

thì bạn tăng tốc càng nhanh. Và khi khối lượng chiếc xe càng lớn,

đồng thời bạn càng "mập",

bạn sẽ phải dùng lực nhiều hơn để tăng tốc ở mức tương tự.

Đó là lí do tại sao thật khó để có thể đạp một chiếc xe nặng 45 tấn.

và chính lực, thứ mà chân bạn tác dụng vào bàn đạp,

đã giúp bạn chiến thắng được định luật Newton về quán tính

Bạn càng đạp mạnh, lực sinh ra càng lớn

và xe tăng tốc càng nhanh.

Giờ là lúc cho câu hỏi cuối cùng:

Khi xe chuyển động,

tại sao nó lại đi tới?

Theo định luật III Newton, khi một lực tác dụng vào,

thì có một phản lực cùng độ lớn nhưng chiều ngược lại.

Để hiểu được điều này, hãy nghĩ về điều gì xảy ra khi bạn thả một quả bóng

Ngay khi quả bóng chạm vào sàn,

nó tạo nên một lực hướng về phía sàn.

Đây là lực trực tiếp.

Sàn nhà tác dụng một lực y như thế lên quả bóng

nhưng theo hướng ngược lại - đi lên -

làm cho quả bóng bay ngược lại về phía bạn.

Cùng với nhau, sàn nhà và quả bóng tạo thành cặp lực và phản lực.

Áp dụng điều này lên chiếc xe đạp,

nó hơi phức tạp một chút. Khi bánh xe quay theo chiều kim đồng hồ

những phần của bánh xe mà chạm vào đất

sẽ tác dụng lực đẩy ra sau về phía trái đất -

lực trực tiếp. Mặt đất sẽ tác dụng lực cùng độ lớn nhưng

ngược về phía mỗi bánh xe của bạn - phản lực.

Vì chiếc xe của bạn có hai bánh xe, mỗi cái tạo ra một cặp lực/ phản lực

với mặt đất. Và vì Trái Đất là thực sự rất rất rất sự lớn,

so với xe đạp của bạn, nó không dịch chuyển tý nào

khi bánh xe của bạn tác dụng lực đẩy nó về phía sau,

mà ngược lại, bạn tiến lên về phía trước.