LỜI MỞ ĐẦU Khoa học luôn có những tiến bộ mới. những tiến bộ này rất quan trọng với chúng ta. Có những hiện tượng. những lĩnh vực tưởng như quen thuộc nhưng thực ra chúng ta vẫn chưa biết gì về các lĩnh vực đó.
Môi lĩnh vực muốn học tip. nghiên cứu và hiểu biết nó thì không phải chi mất | tuần, 2 tudn. hay nhiều hơn là | năm, 2 năm. Mà kiến thức về lĩnh vực đó chỉ có the được hoàn chỉnh dan suốt một thời gian dài tích lũy.
qua việc tìm tòi và không ngừng học hỏi của mỗi người. Nhà Vật Lý học người Pháp. Paul Langevin có viết: “Người ta có thể nói rằng: văn hóa tổng quát là cái cho phép mỗi cá nhân giữ được môi quan hệ chặt chế với những người khác trong không gian và trong thời giản, với the he của minh, cũng như với những thế hệ đã qua và những thế hệ sắp đến. Có văn hóa đó là biết tiếp nhận và phát triển không ngừng một sự nhập môn với những hình thức hoat động khác nhau của con người, độc lập với những hình thức họat đồng nghề nghiệp.” Cũng chính vi mục đích giáo dục toàn diện như thé của trường DHSP mà tôi cũng như các bạn sinh viên khoa Ly nói riêng và sinh viên toàn trường nói chung, sau gắn 4 năm ĐH đã tiếp thu được khá nhiều kiến thức không chỉ trong lĩnh vực chuyên môn mà còn ở rất nhiều bộ môn khác.
kiến thức là vô tận. cảng nảy sinh nhiều van đẻ cần khám phá. Thực tế là, ngay ở trong chuyên ngành Vật lý học của mình. mà cụ thể hơn là với môn Cơ học đại cương thì chính tôi và các bạn cùng khóa cũng chưa thể hiểu hết được một cách thấu đáo mọi khía cạnh của nó.
Mặc dù trong các phân môn của ngành Vật lý thì đó là môn chúng tôi được làm quen sớm nhất - ngay từ cấp học phổ thông cơ sở, với những bài về chuyển động cơ học. Nhưng vi, Cơ học không phải là một môn học dé, do đó mà với những kiến thức đã có, chúng tôi vẫn còn gặp phải không ít khó khăn trong việc vận dụng nó vào giải thích các hiện tượng trong đời sống. trong tự nhiên, cũng như trong các quy trình họat động của những máy móc kĩ thuật - được ứng dụng chế tạo từ các kiến thức Cơ học. Đứng trước những băn khoăn ấy, nên khi làm luận văn tốt nghiệp của mình, tôi đã quyết định nghiên cứu về để tài: “Hệ quy chiếu không quán tính” là một dé tài hoàn toàn mới thuộc lĩnh vực Cơ học đại cương của khoa Vật ly trường DHSP-TP HCM.
Hy vọng rằng, qua đó tôi sẽ nấm được kĩ càng và sâu sấc hơn những kiến thức về Cơ học nói chung, mà trong đó đặc biệt là hệ quy chiều quán tính và không quán tính. Day là những kiến thức quan trọng khi nói đến tính chat của các chuyển động cơ học, nhưng chúng lại được viết không nhiều lắm trong các sách giáo khoa phổ thông. tôi mong là: luận van này sẻ như một tài liệu tham khảo, giúp các bạn sinh viên khoa Vật Lý hiểu rõ hơn những kiến thức ve hệ quy chiếu không quan tính và các ứng dụng của nó trong cuộc sông hiện nay của chúng ta. Hồ Chí Minh.
ngày 15 tháng 5 năm 2002 Hệ Quy Chiếu Không Quán Tính A. KHÁI UAT VỀ CÁC ĐINH LUẬT CHUYỂN D VÀ HỆ QUY CHIẾU QUÁN TÍNH: I. Những quan điểm khác nhau về chuyển đông: Trong cuộc sống, ta thường gặp rất nhiều những nhận xét khác nhau Chẳng hạn như. một người ở trên tau cho rằng: cái va li nay đang nằm yên trên giá hành lý toa xe.
Nhưng đồng thời lúc đó. một người dưới đất lại bảo: nó đang chuyển động cùng với đoàn tau. Hay, ta thường thấy ngôi nhà đứng yen so với mặt đất, nhưng có người lại khẳng định rằng: nó đang quay cùng với Trái đất. Thế những nhận xét ấy có mâu thuẩn nhau không? Thực tế thì mọi kết luận ở trên đều đúng.
nhưng đúng theo những quan điểm khác nhau. Như vậy, ta có thể nói về cùng một vật rằng: nó đang chuyển động thẳng, đứng yên & quay. Và thật nghiém nhiên là: không chỉ riêng bức tranh chuyển động, mà cả các tính chất của chuyển động cũng hoàn toàn khác nhau, nếu xẻ! chúng theo các quan điểm khác nhau. Thi dụ: chúng ta hãy nhớ lại thử xem điều gì sẽ xảy ra với các đồ vặt trên tàu thủy đang tròng trành.
Chúng chẳng tuân theo một cái gì cả! Cái gạt tàn thuốc lá trên bàn bị đổ nhào và lin tot vào gẩm giường. Nước sóng sánh trong chiếc bình thon cổ và cái đèn dao động giống như một con lắc. Ta thấy, một số đổ vật này thì tham gia vào chuyển động, còn một số đổ vật khác thì dừng lại mà không có nguyên nhân rõ rệt nào. Vì thế, người quan sát trên tàu đó, có thể nói nội dung của định luật cơ bản của chuyển động là: “Tai một thời điểm bất kì, một vật không được giữ chặt có thể bất đấu chuyển động theo một hướng bất kì với tốc độ khác nhau nhất.” Thi dụ này chứng t6 rằng: trong số các quan điểm khác nhau về chuyển động, còn có các quan điểm rõ ràng là không hợp lý.
***Vậy, quan điểm nào là hợp lý nhất? Nếu đột nhiên không vì một lý do nào cả, cái đèn để trên bàn nghiêng di, hoặc cái chặn giấy nhảy lên, thì đẩu tiên chúng ta có thể nghĩ là minh đã tưởng tượng ra điều đó. Nếu những điều huyền bí này cứ lặp lại thì sẽ phải khiến ta kiên trì tìm ra nguyên nhân dẫn các vật này ra khỏi trạng thái nghỉ. thật là hoàn toàn tự nhiên khi coi quan điểm hợp lý về chuyển động là quan điểm theo đó: các vật đang đứng yên đều không rời chỗ nếu SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Hậu Hệ Quy Chiếu Không Quán Tính không chịu tác dụng của một lực. Một quan điểm như vậy hình như là rất tư nhiên.
Vat đứng yên. nghĩa là tổng các lực tác dung lên nó bằng không. Vật chuyển dịch là do có tác dụng của lực. Quan điểm này đồi hỏi phải có người quan sat.
ta quan tắm không phải bản thân người quan sát mà là chổ đứng của anh ta, Day chính là: “hệ quy chiếu trong đó ta khảo sát chuyển động”, gọi tất là: "hệ quy chiếu” Và như vậy. hé quy chiếu thỏa mãn quan điểm hợp lý ở trên có tên là: “HE quy chiều quán tinh”, H. Hệ quy chiếu quần tính: Theo quan niệm ban đấu của Newton thì hệ quy chiếu quán tính là một hệ đứng yén hoặc chuyển động thẳng đều trong không gian tuyệt đội Nền khi xây dựng hé thống cơ học của mình, Newton đã định nghĩa không gia tuyệt đổi là “cái trống rỗng” chứa moi vật, không tác dụng lên các vat chứ: trong nó và cũng khong chịu tác dung của các val đó. Do không có tương tic giữa không gian tuyệt đối và các vật nén ta không thé nào phát hiện, đo đạc, nghiên cứu được không gian tuyệt đối Cũng do đó, ta không thể biết được hệ quy chiếu nào đang đứng yên hay chuyển động thẳng đều trong không gian tuyệt đối để gọi nó chặt chế là hệ quy chiếu quán tính.
Việc không thé dùng bất kì thí nghiệm nào để phân biệt một hệ quán tính so với những hệ quán tính khác nhờ một cái gì đó là thực chất của nguyén lý tương đối Galilée - một trong những định luật quan trọng nhất của Vật ly IIL. Nguyen lý tương đối của Galilée: Galilée là người đầu tiên đã nhận xét rằng: "Các hiện tượng cơ học xảy ra giống hệt nhau đối với các hệ quy chiếu quán tính khác nhau”. Giả sử chúng ta đang ở trong một máy bay bay thẳng đều đối với Trái dat, Chúng ta thấy: vật nặng rơi thẳng đứng, con lắc dao động như trên mặt đất. Nếu kê ban, chúng ta có thể chơi bóng bàn & thấy bóng nảy như khi chơi ở trong nhà.
Nhưng nếu máy bay tăng tốc hay giảm tốc, nghĩa là chuyển động có gia tốc đối với Trái đất, thì chúng ta biết ngay vì hiện tượng xảy ra khác hẳn: bản thân ta bi xô về phía sau hoặc phía trước. vật đang đứng yên sé chuyển động. day qua doi lệch đi. Từ các quan sát trên đây, có thể phát biểu một nguyên lý cớ bản củi cơ học - nguyên lý tương đối của Galilée là: “Moi hiện tượng cơ học xảy rủ giống hệt nhau trong các hệ quy chiếu quán tính.
nếu các điểu kiện ban đầu giống nhau”. SVTH: Nguyễn Thị Hoàng Hậu Hệ Quy Chiếu Không Quán Tính Còn nếu các điểu kiện ban đấu khác nhau. thì dĩ nhiên hiện tượng có những nét khác nhau. Người ở trong toa tau chuyển động thẳng déu đổi với Trái đất sé thấy hòn bi rơi thẳng đứng, nhưng người đứng dưới đất thay nó rơi theo đường parabol, Đó là vì các điều kiện ban đấu khác nhau: đổi với toa làu hòn bị không có vận tốc ban đầu, nhưng đối với Trái đất nó có vận tốc ban đầu bằng vận tốc của toa tàu.
Điều này chứng tỏ rằng: dù cho quan điểm của những người quan xát nghiên cứu các hiện tượng trong hai hệ quán tính là hoàn toàn bình đẳng nhau. nhưng các kết luận của họ về cùng một sự việc lại là khác nhau. Song, cả hai kết luận lại đều đúng !!! Như vậy thì, nguyên lý tương đối về chuyển động không cho phép ưu tiên bất kì một hệ quán tính nào. không được đưa ra các kết luận chung đúng vô diéu kiện như người ta nói một cách tuyệt đối, vé vị trí trong không gian và về tốc độ của chuyển động.
Các khái niệm về vị trí trong không gian và tốc độ của chuyển động déu là tương đối. Khi nói về các khái niệm Lương đối như thế thì cẩn phải chỉ rõ chúng được xét trong hệ quy chiếu quán tính nao. Vậy, việc không có một quan điểm “đúng” duy nhất vé chuyển động dẫn ta tới việc thừa nhận tính tương đối của không gian. Chỉ có thể gọi không gian là không gian tuyệt đối trong trường hợp nếu có thể tìm được mội vật đứng yên trong đó, nghĩa là vật đứng yên theo quan điểm của mọi người quan sát.
Nhưng chính điều này lại không thể xảy ra. Nên, do tính tương đối của không gian mà ta không thể hình dung không gian như “một cái gì đó chứa đựng mọi vật” được. Tuy nhiên, trong khoa học và trong đời sống, khi chưa có cách xác định một hệ quy chiếu quán tính theo nghĩa tuyệt đối.