Một lực F1 tác dụng lên vật có khối lượng m1: cách tính gia tốc, vận tốc

Khi lực F1 tác dụng lên vật khối lượng m1, gia tốc của vật là a1 = F1/m1 (định luật II Newton, F là hợp lực). Biết a1, ta tính tiếp v = v0 + a1t và s = v0t + ½a1t². Khi đổi lực hoặc đổi khối lượng, ta so sánh theo tỉ lệ: a tỉ lệ thuận với F, tỉ lệ nghịch với m.

Một lực F1 tác dụng lên vật khối lượng m1: cách giải

Trả lời nhanh

Khi lực F₁ tác dụng lên vật khối lượng m₁, gia tốc của vật là a₁ = F₁/m₁ (định luật II Newton, F là hợp lực). Biết a₁, ta tính tiếp v = v₀ + a₁t và s = v₀t + ½a₁t². Khi đổi lực hoặc đổi khối lượng, ta so sánh theo tỉ lệ: a tỉ lệ thuận với F, tỉ lệ nghịch với m.

Lưu ý: đề gốc thường được cắt dở ở phần số liệu (vận tốc, thời gian, lực F₂, khối lượng m₂…). Vì vậy bài viết hướng dẫn phương pháp chung cho cả nhóm đề này, kèm các ví dụ do chúng tôi tự đặt số liệu. Em chỉ cần thay số của đề mình vào.

Kiến thức cần nhớ

Định luật II Newton: a = F/m, hay F = ma. Trong đó F là hợp lực tác dụng lên vật (N), m là khối lượng (kg), a là gia tốc (m/s²).
Gia tốc cùng hướng với hợp lực.
Chuyển động thẳng biến đổi đều: v = v₀ + at; s = v₀t + ½at²; v² − v₀² = 2as.
Gia tốc còn được tính từ số liệu chuyển động: a = (v − v₀)/t.

Các bước giải dạng bài “lực F₁ tác dụng lên vật m₁“

Đổi đơn vị về SI (g → kg, km/h → m/s, phút → s).
Xác định hợp lực. Nếu có ma sát hoặc lực cản, hợp lực = F₁ − F_ms.
Tính gia tốc a₁ = F₁/m₁, hoặc tính a₁ từ dữ kiện chuyển động rồi suy ra đại lượng còn thiếu.
Dùng công thức động học để tìm vận tốc, quãng đường, thời gian.
Với hai tình huống (F₁, m₁) và (F₂, m₂), lập tỉ số a₁/a₂ = (F₁/F₂)·(m₂/m₁) để khỏi phải tính từng số.

Ví dụ 1: biết lực và khối lượng, tìm v và s

Đề (tự đặt): Lực F₁ = 6 N tác dụng lên vật khối lượng m₁ = 2 kg đang đứng yên trên mặt phẳng nhẵn. Tính gia tốc, vận tốc và quãng đường vật đi được sau 4 s.

a₁ = F₁/m₁ = 6/2 = 3 m/s².
v = a₁t = 3·4 = 12 m/s.
s = ½a₁t² = ½·3·4² = 24 m.

Ví dụ 2: cùng một lực, hai vật khác khối lượng

Đề (tự đặt): Lực F₁ tác dụng lên vật m₁ cho gia tốc 2 m/s²; cũng lực đó tác dụng lên vật m₂ cho gia tốc 5 m/s². Nếu lực đó tác dụng lên vật có khối lượng m₁ + m₂ thì gia tốc bằng bao nhiêu?

Giải: Từ m = F/a: m₁ = F/2, m₂ = F/5. Suy ra m₁ + m₂ = F(1/2 + 1/5) = 0,7F.

Gia tốc mới: a = F/(m₁ + m₂) = F/(0,7F) = 1/0,7 ≈ 1,43 m/s².

Mẹo: với cùng một lực, 1/a = 1/a₁ + 1/a₂ khi ghép khối lượng. Đáp số nhỏ hơn cả hai gia tốc thành phần là hợp lý, vì vật nặng hơn thì khó tăng tốc hơn.

Ví dụ 3: tìm lực từ số liệu chuyển động

Đề (tự đặt): Vật m₁ = 2 kg tăng vận tốc từ 2 m/s lên 8 m/s trong 3 s dưới tác dụng của lực F₁ (bỏ qua ma sát). Tính F₁.

a₁ = (8 − 2)/3 = 2 m/s².
F₁ = m₁a₁ = 2·2 = 4 N.

Bảng so sánh nhanh khi đổi lực hoặc khối lượng

Thay đổi	Gia tốc thay đổi thế nào
Lực gấp 2, khối lượng giữ nguyên	Gấp 2
Lực giữ nguyên, khối lượng gấp 2	Giảm còn một nửa
Lực gấp 3, khối lượng gấp 3	Không đổi
Lực gấp 2, khối lượng gấp 3	Bằng 2/3 ban đầu

Lỗi sai thường gặp

Quên đổi đơn vị: khối lượng để gam, vận tốc để km/h mà vẫn thay thẳng vào công thức.
Dùng F là một lực riêng lẻ trong khi vật còn chịu ma sát. Phải dùng hợp lực.
Nhầm “lực lớn thì vận tốc lớn”. Lực quyết định gia tốc; vận tốc còn phụ thuộc thời gian và vận tốc ban đầu.
Khi ghép hai khối lượng, cộng nhầm gia tốc thay vì cộng khối lượng.

Bài luyện tập

Lực F₁ = 12 N tác dụng lên vật m₁ = 3 kg đang đứng yên (bỏ qua ma sát). Tính vận tốc và quãng đường sau 5 s.
Đáp án: a = 4 m/s²; v = 20 m/s; s = ½·4·25 = 50 m.
Lực F₁ gây ra gia tốc 1,5 m/s² cho vật m₁ = 4 kg. Nếu lực tăng gấp đôi và khối lượng tăng gấp ba thì gia tốc là bao nhiêu?
Đáp án: F₁ = 6 N; a’ = 2·6/(3·4) = 1 m/s².
Cùng một lực tác dụng lên m₁ cho gia tốc 3 m/s², lên m₂ cho gia tốc 6 m/s². Tìm gia tốc khi lực đó tác dụng lên vật m₁ + m₂.
Đáp án: 1/a = 1/3 + 1/6 = 1/2 nên a = 2 m/s².

Câu hỏi thường gặp

Công thức cơ bản để giải bài lực F1 tác dụng lên vật m1 là gì?

Là định luật II Newton: a = F/m (F là hợp lực). Sau khi có gia tốc, dùng v = v0 + at và s = v0t + ½at² để tính vận tốc, quãng đường.

Nếu vật có ma sát thì tính gia tốc thế nào?

Lấy hợp lực làm lực tác dụng: a = (F1 − Fms)/m1 khi lực kéo cùng chiều chuyển động và ma sát ngược chiều.

Cùng một lực tác dụng lên hai vật khác khối lượng thì gia tốc quan hệ ra sao?

Gia tốc tỉ lệ nghịch với khối lượng: a1/a2 = m2/m1. Vật có khối lượng lớn hơn thì gia tốc nhỏ hơn.

Đề bài của em có số liệu khác thì làm thế nào?

Giữ nguyên các bước: đổi đơn vị, xác định hợp lực, tính gia tốc, rồi dùng công thức động học. Thay số của đề vào các ví dụ trong bài.