một vật nặng được treo bằng một sợi dây trong khoang của một toa tàu đang chạy nhanh. tại sao nó bị lệch về một phía mặc dù không có cái gì tác dụng lên nó. giải thích thí nghiệm đã gây ra mâu thuẫn với định luật 1 niu tơn như thế nào

Đáp án+Giải thích các bước giải:

$\bullet$ Giả sử tàu đang chạy về phía bên phải thì có thêm một lực quán tính hướng sang trái tác dụng lên vật

$\bullet$  Các lực tác dụng lên vật (xét vật trong hệ quy chiếu gắn với toa tàu):

Trọng lực `\vec{P}` ;

Lực căng dây treo vật `\vec{T}` ;

Lực quán tính `\vec{F_{qt}}` ;

$\bullet$ Điều kiện cân bằng của vật:

$\vec{P}+\vec{T}+\vec{F_{qt}}=\vec{0}$ (Vì vật đứng yên trong hệ quy chiếu gắn với toa tàu)

$\bullet$ Định luật $I$ Niu-tơn là: Một vật không chịu tác dụng của một lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng 0, hay còn nói cách khác là các lực cân bằng thì nó vẫn giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.

$\bullet$ Nếu không xét tới các lực quán tính, định luật $I$ Niu-tơn chỉ nghiệm đúng trong các hệ quy chiếu quán tính, tức là hệ quy chiếu có vận tốc không đổi so với nhau. Nói cách khác, định luật $I$ tiên đoán sự tồn tại của ít nhất một hệ quy chiếu quán tính, trong đó vật thể không thay đổi vận tốc nếu như tổng các lực tác dụng lên nó bằng $0$. Nếu áp dụng định luật này đối với các hệ quy chiếu phi quán tính, chúng ta phải thêm vào lực quán tính. (như mình đã diễn đạt ở trên)