Trong vật lý, lực là một khái niệm cơ bản mô tả sự tương tác có thể làm thay đổi trạng thái chuyển động của vật. Tuy nhiên, không phải lực nào tác dụng lên vật cũng được coi là trọng lực. Vậy, “Lực Nào Sau đây Không Phải Là Trọng Lực” và sự khác biệt giữa chúng là gì?
Để trả lời câu hỏi này, chúng ta cần hiểu rõ định nghĩa và đặc điểm của trọng lực, cũng như các loại lực khác có thể tác dụng lên một vật.
Trọng lực là lực hấp dẫn mà Trái Đất tác dụng lên mọi vật thể có khối lượng. Lực này luôn hướng thẳng đứng xuống dưới, về phía tâm Trái Đất. Độ lớn của trọng lực tỉ lệ thuận với khối lượng của vật thể và gia tốc trọng trường (g ≈ 9.8 m/s²).
Xét các lựa chọn sau:
-
Lực ma sát: Lực này xuất hiện khi hai bề mặt tiếp xúc trượt lên nhau hoặc cố gắng trượt lên nhau. Lực ma sát luôn ngược hướng với chuyển động hoặc xu hướng chuyển động.
-
Lực hướng tâm: Lực này giữ cho vật chuyển động theo quỹ đạo tròn. Nó luôn hướng về tâm của đường tròn.
-
Lực hấp dẫn: Lực hấp dẫn là lực hút giữa hai vật có khối lượng bất kỳ trong vũ trụ. Trọng lực là một trường hợp đặc biệt của lực hấp dẫn, khi một trong hai vật là Trái Đất.
Phân tích cụ thể trong trường hợp vật đang chuyển động:
- Trọng lực: Luôn tác dụng lên vật, hướng xuống dưới và có thể sinh công nếu vật di chuyển theo phương thẳng đứng.
- Lực ma sát: Có thể sinh công âm (công cản) nếu vật di chuyển có sự tiếp xúc với bề mặt khác.
- Lực hướng tâm: Luôn vuông góc với vận tốc của vật trong chuyển động tròn đều, do đó không sinh công.
- Lực hấp dẫn: Có thể sinh công nếu khoảng cách giữa hai vật thay đổi.
Từ đó, ta có thể kết luận:
Lực hướng tâm là lực không thực hiện công khi nó tác dụng vào vật đang chuyển động tròn đều, vì nó luôn vuông góc với phương chuyển động.
Hình ảnh minh họa lực hướng tâm giữ cho vật chuyển động tròn đều, lực này vuông góc với phương chuyển động nên không sinh công.
Để hiểu rõ hơn, chúng ta hãy xem xét một ví dụ cụ thể:
Một viên bi được buộc vào một sợi dây và quay tròn đều theo phương ngang. Lực căng của sợi dây đóng vai trò là lực hướng tâm, giữ cho viên bi chuyển động theo quỹ đạo tròn. Mặc dù lực hướng tâm tác dụng liên tục lên viên bi, nhưng nó không thực hiện công vì hướng của lực luôn vuông góc với hướng chuyển động của viên bi.
Vậy, đáp án chính xác cho câu hỏi “lực nào sau đây không phải là trọng lực và không sinh công khi tác dụng vào vật đang chuyển động?” là lực hướng tâm.
