Trả lời nhanh
Đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của một vật là khối lượng. Vật có khối lượng càng lớn thì mức quán tính càng lớn, tức càng khó thay đổi vận tốc: cùng một lực tác dụng, vật nặng thu gia tốc nhỏ hơn vật nhẹ (a = F/m). Đơn vị của khối lượng trong hệ SI là kilôgam (kg).
Đề bài
Đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của một vật là
A. trọng lượng.
B. khối lượng.
C. vận tốc.
D. lực.
Đáp án: B. Khối lượng
Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc (cả hướng và độ lớn). Mức độ “cứng đầu” này ở mỗi vật một khác: chiếc xe tải chở đầy hàng khó tăng tốc và khó dừng hơn nhiều so với chiếc xe đạp. Đại lượng vật lí dùng để đo mức quán tính ấy chính là khối lượng m.
Vì sao các phương án khác sai?
- A. Trọng lượng là độ lớn của lực hấp dẫn mà Trái Đất tác dụng lên vật (P = mg). Trọng lượng thay đổi theo nơi đặt vật (ở Mặt Trăng nhỏ hơn khoảng 6 lần), trong khi mức quán tính của vật thì không đổi. Vì vậy trọng lượng không đặc trưng cho quán tính.
- C. Vận tốc mô tả trạng thái chuyển động tại một thời điểm, có thể thay đổi liên tục. Một vật đứng yên vẫn có quán tính.
- D. Lực là nguyên nhân làm thay đổi vận tốc, tức là đại lượng “chống lại” quán tính chứ không đo quán tính.
Giải thích bằng định luật 2 Newton
Định luật 2 Newton cho biết: a = F/m. Biểu thức này cho thấy rõ vai trò của khối lượng.
- Cùng một lực F, vật có m càng lớn thì gia tốc a càng nhỏ, nghĩa là vận tốc thay đổi càng chậm.
- Muốn vật có khối lượng lớn đạt cùng gia tốc như vật nhẹ, phải tác dụng lực lớn hơn tương ứng.
Ví dụ có lời giải: Một lực 20 N lần lượt tác dụng lên vật A (4 kg) và vật B (10 kg) đang đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang không ma sát. Gia tốc của A là aA = 20/4 = 5 m/s2, của B là aB = 20/10 = 2 m/s2. Sau 2 s, A đạt vận tốc 10 m/s, còn B chỉ đạt 4 m/s. Vật B có khối lượng lớn hơn nên “ì” hơn, tức mức quán tính lớn hơn.
Tính chất của khối lượng cần nhớ
| Tính chất | Ý nghĩa |
|---|---|
| Là đại lượng vô hướng, luôn dương | Chỉ có độ lớn, không có hướng như lực hay vận tốc |
| Không đổi với mỗi vật (trong cơ học cổ điển) | Mang vật từ Trái Đất lên Mặt Trăng, khối lượng không đổi |
| Có tính chất cộng | Ghép hai vật thì khối lượng hệ bằng tổng khối lượng hai vật |
| Đơn vị SI: kilôgam (kg) | Ngoài ra thường dùng g, tấn; 1 tấn = 1000 kg |
Ví dụ thực tế về mức quán tính
- Xe tải nặng cần quãng đường phanh dài hơn xe con khi cùng vận tốc, vì khối lượng lớn làm xe khó giảm tốc. Đây là lí do biển báo thường quy định tốc độ thấp hơn cho xe tải.
- Đẩy xe đẩy hàng trong siêu thị: xe rỗng đẩy nhẹ là chạy, xe chất đầy hàng phải dùng lực mạnh hơn mới khởi động và cũng khó dừng hơn.
- Máy bay chiến đấu thả bớt thùng nhiên liệu phụ trước khi không chiến để giảm khối lượng, nhờ đó cơ động (đổi hướng, tăng tốc) linh hoạt hơn.
Lỗi sai thường gặp
- Đồng nhất khối lượng với trọng lượng: trong đời sống ta nói “nặng 50 kg”, nhưng trong vật lí, 50 kg là khối lượng, còn trọng lượng là khoảng 490 N (với g ≈ 9,8 m/s2).
- Cho rằng vật chuyển động nhanh thì quán tính lớn: mức quán tính phụ thuộc khối lượng, không phụ thuộc vận tốc.
- Nghĩ vật đứng yên không có quán tính: mọi vật đều có quán tính; vật đứng yên có xu hướng tiếp tục đứng yên.
Để phân biệt rõ hơn chuyển động theo quán tính với các kiểu chuyển động khác, em xem thêm câu hỏi Vật nào sau đây chuyển động theo quán tính?
Kiến thức cần nhớ
Định luật 1 Newton khẳng định mọi vật đều có quán tính: nếu không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng 0, vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều. Định luật 2 Newton bổ sung mặt định lượng: gia tốc tỉ lệ thuận với hợp lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng. Từ đó, khối lượng được dùng làm thước đo mức quán tính của vật.
Câu hỏi luyện tập tương tự
Câu 1. Cùng chịu một lực như nhau, vật nào sau đây khó thay đổi vận tốc nhất?
A. Vật 0,5 kg. B. Vật 2 kg. C. Vật 5 kg. D. Vật 10 kg.
Đáp án: D (khối lượng lớn nhất nên quán tính lớn nhất).
Câu 2. Một lực 12 N tác dụng vào vật làm vật thu gia tốc 3 m/s2. Khối lượng của vật là
A. 4 kg. B. 36 kg. C. 0,25 kg. D. 9 kg.
Đáp án: A (m = F/a = 12/3 = 4 kg).
Câu 3. Vì sao khi xe buýt đột ngột phanh, hành khách bị chúi người về phía trước?
Đáp án: Do quán tính, phần thân trên của hành khách có xu hướng giữ nguyên vận tốc cũ trong khi chân đã dừng lại cùng xe.
Câu hỏi thường gặp
Mức quán tính của vật phụ thuộc vào yếu tố nào?
Chỉ phụ thuộc vào khối lượng của vật. Khối lượng càng lớn thì mức quán tính càng lớn, không phụ thuộc vận tốc hay vị trí của vật.
Khối lượng và trọng lượng khác nhau thế nào?
Khối lượng (kg) đo mức quán tính, không đổi theo vị trí; trọng lượng (N) là độ lớn lực hút của Trái Đất lên vật, P = mg, thay đổi theo nơi đặt vật.
Vì sao xe tải cần quãng đường phanh dài hơn xe con?
Vì xe tải có khối lượng lớn hơn nên mức quán tính lớn hơn; với lực hãm tương đương, gia tốc hãm nhỏ hơn nên cần quãng đường dài hơn để dừng.