Trọng lực, trọng lượng

Cả 2 định nghĩa đều đúng:

+ ĐN1: Trọng lượng là độ lớn lực tác dụng lên giá đỡ hoặc dây treo (hệ quy chiếu phải gắn với vật)
+ ĐN2: Trọng lượng P là độ lớn của trọng lực P--> (sách giáo khoa Vật lý 10) (phụ thuộc HQC tùy chọn)

Tuy nhiên, ĐN1 gây ra sự khó xác định cho học sinh khi vật nằm trên 2 giá đỡ (kiểu 2 máng nghiêng sát nhau), vật vừa nằm trên giá đỡ vừa có dây treo, hoặc vật có 2 dây treo...

ĐN2 dễ hiểu và dễ xác định trọng lượng hơn nhiều. Với chú ý: trọng lực là tổng của lực hấp dẫn và lực quán tính trong hệ quy chiếu (HQC) đang xét.

Một số ví dụ tranh luận:

- Vật trượt không ma sát trên mặt phẳng nghiêng góc alpha so với phương ngang:
+ Theo ĐN1: Lực tác dụng lên giá đỡ là m.g.cos(alpha) và là trọng lượng, khi alpha = 90 thì vật rơi tự do và trọng lượng = 0.
+ Theo ĐN2: HQC gắn với mặt đất: P--> = m.g--> nên P = mg. Hệ quy chiếu gắn với vật: P--> = m.g-->+m.a(quán tính)--> = m.g-->-m.a(hệ)-->, với a(hệ) = g.sin(alpha), tổng hợp véc tơ suy ra trọng lượng P = m.g.cos(alpha) (kết quả như nhau).

- Vật trượt có ma sát trên mặt phẳng nghiêng góc alpha so với phương ngang:
+ Theo ĐN1: Lực tác dụng lên giá đỡ là hợp lực của m.g.cos(alpha)--> + F ma sát 1 --> , hợp lực này có độ lớn là trọng lượng. (F ma sát 1 là lực ma sát do vật tác dụng lên mặt dốc)
+ Theo ĐN2: HQC gắn với mặt đất: P--> = m.g--> nên P = mg. Hệ quy chiếu gắn với vật: P--> = m.g-->+m.a(quán tính)--> = m.g-->-m.a(hệ)-->, với a(hệ) = g.sin(alpha) - F ma sát 2, tổng hợp véc tơ suy ra trọng lực P--> = m.g.cos(alpha)--> + F ma sát 2-->. (F ma sát 2 là lực ma sát do dốc tác dụng lên vật, về độ lớn: F ma sát 1 = F ma sát 2). (kết quả như nhau)

- Vật rơi tự do và vật trong vệ tinh chuyển động quanh Trái Đất (bản chất là rơi tự do):
+ Theo ĐN1: Dây treo và giá đỡ không chịu lực tác dụng khi vật rơi tự do nên P = 0
+ Theo ĐN2: HQC mặt đất: P--> = mg--> nên P = mg. HQC gắn với vật: P--> = mg--> + ma(quán tính)--> = 0 nên P = 0 (kết quả như nhau)

Nếu chỉ xét HQC gắn với vật thì 2 ĐN cho kết quả như nhau.

Nói chung SGK Vật Lý 10 Nâng Cao đã dùng ĐN2, định nghĩa này nó khá dễ hiểu và rõ ràng.