thế khi lăn thì nó có lực do sự biến thiên khối lư...

Trước hết, mình cần làm rõ ý tưởng: bạn đang quan tâm đến một vật (ví dụ như một bánh xe hoặc một khối trụ) vừa lăn không trượt vừa thay đổi khối lượng theo thời gian. Bạn thắc mắc rằng khi khối lượng thay đổi thì lực nào gây ra sự biến thiên động lượng góc (moment động lượng) quanh điểm tiếp xúc, và tại sao trong một số trường hợp người ta lại không tính hay không đề cập đến lực đó.

Dưới đây là một số ý chính để giải thích:

---

1. Khi vật lăn không trượt và không thay đổi khối lượng

• Nếu khối lượng của vật không đổi, lực duy nhất tác dụng lên vật (theo phương ngang) ở điểm tiếp xúc để gây ra chuyển động lăn (hoặc duy trì lăn) là lực ma sát, hoặc lực truyền động (nếu có động cơ, mô-men bên trong, v.v.).
• Mô-men lực (torque) quanh điểm tiếp xúc có thể được phân tích như sau: $$\tau_{(\text{tiếp xúc})} = I_{\text{tiếp xúc}} \cdot \alpha$$ trong đó:
  • $I_{\text{tiếp xúc}}$ là mô-men quán tính của vật quanh trục đi qua điểm tiếp xúc (thường được suy ra từ Định lý trục song song).
  • $\alpha$ là gia tốc góc.
• Lực ma sát tĩnh (nếu chỉ lăn không trượt mà không có các lực khác tác dụng theo phương ngang) có thể có giá trị khá nhỏ, thậm chí bằng không trong trường hợp lăn đều.
• Động lượng góc quanh điểm tiếp xúc thường bảo toàn nếu không có mô-men lực ngoài tác dụng xung quanh điểm tiếp xúc (hoặc lực tiếp tuyến thực sự bằng không).

---

2. Khi vật thay đổi khối lượng (khối lượng biến thiên)

Khi khối lượng biến thiên, sẽ có một số hiệu ứng cần xem xét:

1. Dòng khối lượng thoát ra (hoặc thêm vào):
   Nếu hình dung vật “mất khối lượng” ra bên ngoài (như tên lửa phụt khí) hoặc “nhận khối lượng” từ bên ngoài (ví dụ nước chảy vào một thùng đang lăn), thì ta có thêm lực “phản lực” do dòng khối lượng đó gây ra.

   • Lực này tác dụng lên vật có thể có phương hoặc vị trí tác dụng khác so với lực lăn ở điểm tiếp xúc.
   • Do đó, nó có thể tạo thêm mô-men lực phụ quanh điểm tiếp xúc.

2. Phân bố khối lượng thay đổi:
   Trong quá trình khối lượng thay đổi, không chỉ khối lượng toàn phần $m(t)$ của vật biến thiên, mà phân bố khối lượng (tức mô-men quán tính) cũng có thể thay đổi.

   • Việc thay đổi mô-men quán tính có thể ảnh hưởng đến gia tốc góc, ngay cả khi mô-men lực tổng ngoài không đổi.

3. Phương pháp phân tích lực và mô-men:
   Thông thường, để phân tích chính xác mô-men động lượng của một hệ đang đổi khối lượng, ta phải theo dõi cẩn thận:

   • Lực nội/ngoại lên hệ,
   • Quỹ đạo của phần khối lượng bị tách ra (hoặc được bổ sung),
   • Động lượng hay động lượng góc của các phần khối lượng đó.

4. Lực phản lực gây mô-men:
   Trong nhiều bài toán có khối lượng biến thiên (chẳng hạn tên lửa), ta có một lực đẩy (thrust) do phản lực của dòng khí phụt ra. Lực này không nhất thiết đi qua trọng tâm hay điểm tiếp xúc. Vì vậy, nó gây mô-men làm thay đổi tốc độ quay.

5. Tại sao có khi “không nhắc” tới lực do biến thiên khối lượng?

   • Trong một số bài toán, hoặc là khối lượng biến thiên rất nhỏ so với tổng khối lượng, nên người ta coi như không đáng kể khi phân tích mô-men quanh điểm tiếp xúc.
   • Hoặc dòng khối lượng bị tách ra/ nhập vào diễn ra theo phương không tạo mô-men (ví dụ thoát ra đúng tại trục quay – trường hợp lý tưởng).
   • Hoặc bài toán giả sử điều kiện “lăn không trượt lý tưởng” và không cần xét kỹ chi tiết biến thiên khối lượng.

---

3. Kết luận trả lời câu hỏi “Tại sao lực do biến thiên khối lượng không (hoặc ít) được đề cập đến?”

• Về nguyên tắc, khi có biến thiên khối lượng, phải tính đến lực (hoặc mô-men) do dòng khối lượng đó gây ra. Nó chắc chắn có thể ảnh hưởng đến mô-men động lượng quanh điểm tiếp xúc.
• Tuy nhiên, trong nhiều bài toán đơn giản hoặc những bài không đề cập đến chi tiết dòng khối lượng (ví dụ chỉ lăn với khối lượng tổng đổi chút ít, hoặc đổi nhưng dòng khối lượng không tạo mô-men), người ta thường bỏ qua hoặc gộp chung vào một “lực hiệu dụng” nhỏ.
• Khi phân tích kỹ, muốn bảo toàn hay không bảo toàn động lượng góc quanh điểm tiếp xúc, ta phải kiểm tra:
  1. Có mô-men lực ngoài (ngoài lực ma sát, lực phản lực pháp tuyến, trọng lực) hay không?
  2. Lực phản lực do dòng khối lượng (nếu có) tác dụng ở đâu, hướng nào?
  3. Sự thay đổi phân bố khối lượng và mô-men quán tính của vật?

Như vậy, nếu khối lượng thay đổi và dòng khối lượng thoát ra hoặc thêm vào “không cân xứng” ở điểm tiếp xúc, chắc chắn nó sẽ ảnh hưởng đến moment động lượng ở điểm tiếp xúc. Chỉ là trong những bài toán lý thuyết hoặc tình huống cụ thể, đôi khi người ta giả sử “hiệu ứng” đó nhỏ hoặc xem như không đáng kể – chứ không phải là nó “không tồn tại” về mặt nguyên tắc.