ĐỘNG LỰC HỌC

Chương Động lực học Nguyễn Tiến Hiển - Bộ môn Vật lý Email: nguyentienhien@vnua.edu.vn Webpage: http://fita.vnua.edu.vn/nthien/ LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG v Lực khối lượng hai yếu tố quan trọng định luật Newton vật lý v Lực: o Là đại lượng vật lý đặc trưng cho tương tác vật Kết làm cho vật bị biến dạng làm cho vật thay đổi trạng thái chuyển động o Đặc trưng lực: § Là đại lượng véc tơ § Véc tơ lực có gốc điểm đặt lực § Véc tơ lực có phương, chiều phương chiều tương tác § Độ lớn cường độ lực o Trong học người ta chia lực làm hai loại: lực tương tác trực tiếp (gây vật tiếp xúc trực tiếp với áp lực, lực ma sát ) lực tương tác gián tiếp (gây vật tác dụng lên vật khác thơng qua trường nó) 10/24/2020 – No Nguyễn Tiến Hiển LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG v Lực khối lượng hai yếu tố quan trọng định luật Newton vật lý v Khối lượng § § § § Là thước đo số lượng vật chất chứa vật thể Đặc trưng cho mức độ vật hấp dẫn vật thể khác Là đại lượng vật lý đặc trưng cho mức qn tính vật Thực nghiêm chứng tỏ rằng, vật chống lại cố gắng làm thay đổi trạng thái chuyển động nó, tức làm thay đổi vectơ vận tốc độ lớn phương chiều hai Tính chất bảo tồn trạng thái chuyển động vật gọi quán tính vật Đại lượng đặc trưng cho quán tính vật gọi khối lượng quán tính (hay khối lượng) vật Vật có khối lượng lớn qn tính lớn nghĩa khó thay đổi trạng thái chuyển động 10/24/2020 – No Nguyễn Tiến Hiển CÁC ĐỊNH LUẬT NIU TƠN v Định luật o “Một chất điểm đứng yên hay chuyển động thẳng tiếp tục đứng yên hay chuyển động thẳng mãi khơng có lực tác động lên nó” o HOẶC “Chất điểm lập bảo tồn trạng thái chuyển động hệ quy chiếu qn tính” o Tính chất bảo tồn trạng thái chuyển động vật gọi “quán tính” ==> “Định luật quán tính” o Hệ quy chiếu quán tính hệ quy chiếu mà chuyển động vật tự (vật không chịu tác động lực nào) chuyển động thẳng 10/24/2020 – No Nguyễn Tiến Hiển CÁC ĐỊNH LUẬT NIU TƠN v Định luật o Phát biểu định luật: “Trong hệ quy chiếu quán tính, véc tơ gia tốc chất điểm chuyển động tỷ lệ thuận với lực tác dụng tỷ lệ nghịch với khối lượng chất điểm”   F a m o Phương trình động lực học   F  ma 10/24/2020 – No Nguyễn Tiến Hiển CÁC ĐỊNH LUẬT NIU TƠN v Định luật o “Trong trường hợp, vật A tác dụng lên vật B lực, vật B tác dụng lại vật A lực Hai lực có giá trị, độ lớn, ngược chiều gọi cặp lực trực đối.”   F12  F21  10/24/2020 – No Nguyễn Tiến Hiển ĐỘNG LƯỢNG v Động lượng o “Là đại lượng véc tơ xác định tích khối lượng véc tơ vận tốc vật”   p  mv v Định lý động lượng o Định lý 1: “Đạo hàm véc tơ động lượng theo thời gian có giá trị tổng hợp lực tác dụng lên vật”  dp  F dt o Định lý 2: “Độ biến thiên động lượng chất điểm khoảng thời gian xung lượng tổng hợp ngoại lực tác dụng lên chất điểm khoảng thời gian đó”  t2  p   Fdt t1 10/24/2020 – No Nguyễn Tiến Hiển ĐỘNG LƯỢNG v Định lý bảo toàn động lượng o Hệ cô lập gồm hai vật tương tác với   F12  F21      dp2 dp1 d p2  p1     0 dt dt dt    p2  p1  const o Tổng quát: Hệ chất điểm cô lập    p1  p2   pn  const 10/24/2020 – No Nguyễn Tiến Hiển CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN v Vật rắn hệ chất điểm khoảng cách chất điểm giữ nguyên không đổi” v Chuyển động vật rắn = chuyển động tịnh tiến + chuyển động quay v Chuyển động tịnh tiến o “Chuyển động tịnh tiến chuyển động mà đường thẳng nối hai chất điểm ln song song với nó” o Khi vật chuyển động tịnh tiến, chất điểm chuyển động theo quỹ đạo giống Các chất điểm có vận tốc gia tốc   F1  ma1     n  F2  ma2   n     Fi    mi a  i 1  i 1      Fn  man  10/24/2020 – No Nguyễn Tiến Hiển CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN v Chuyển động quay o Mọi điểm vật rắn vạch quỹ đạo tròn đồng trục Δ Những vòng tròn nằm họ mặt phẳng vng góc với trục quay, có tâm nằm trục quay o Với khoảng thời gian, điểm quay góc θ Tại thời điểm, chất điểm có vận tốc góc ω gia tốc góc β 10/24/2020 – No 10 Nguyễn Tiến Hiển CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN v Phương trình chuyển động quay vật rắn o Mơmen lực § Giả thiết có lực F tác dụng lên vật rắn § Phân tích lực F làm ba thành phần     F  Fz  Fn  Ft § Chỉ có lực Ft gây chuyển động quay    § Mơ men lực M  r  Ft   M  rFt sinr , Ft   rFt § Độ lớn o Phương trình chuyển động quay vật rắn   M I § I mơ men qn tính vật rắn § “Gia tốc góc chuyển động quay vật rắn xung quanh trục tỉ lệ thuận với tổng hợp mô men ngoại lực tỉ lệ nghịch với mơ men qn tính vật trục quay” 10/24/2020 – No 11 Nguyễn Tiến Hiển MÔ MEN QN TÍNH v Biểu thức tính mơmen qn tính n I   miri2 i 1 o I phụ thuộc vào khối lượng vật rắn (vì phụ thuộc vào mi) o I phụ thuộc vào hình dạng, kích thước vật rắn hay phụ thuộc vào phân bố khối lượng vật rắn (vì phụ thuộc vào ri) v Ý nghĩa mơ men qn tính M   I o Từ phương trình ta thấy mô men lực tác dụng lên vật rắn cố định I tăng β giảm ngược lại I giảm β tăng o “Vậy mơ men quán tính vật đại lượng đặc trưng choquán tính chuyển động quay vật” 10/24/2020 – No 12 Nguyễn Tiến Hiển MƠ MEN QN TÍNH v Mơmen qn tính số vật có hình dạng đặc biệt o Khối cầu đặc đồng chất m R 3 Ix  Iy  Iz  mR o Khối hình trụ đặc đồng chất m  R 2h Ix  Iy  m(3R  h2 ) 12 I z  mR 2 10/24/2020 – No 13 Nguyễn Tiến Hiển MƠ MEN QN TÍNH v Mơmen qn tính số vật có hình dạng đặc biệt o Vành trịn hình trụ rỗng đồng chất I  mr o Khối lập phương đặc đồng chất  2   I  m b  c x  12   m  abc  I y  ma  c  12   2   I  m a  b  z 12 10/24/2020 – No 14 Nguyễn Tiến Hiển Mô men động lượng v Định nghĩa   L  I v Định lý mô men động lượng   dL M dt v Nguyên lý bảo tồn mơ men động lượng    dL M 0   L  const dt 10/24/2020 – No 15 Nguyễn Tiến Hiển MÔ MEN ĐỘNG LƯỢNG v Ngun lý bảo tồn mơ men động lượng: Ứng dụng o Con quay hồi chuyển Con quay hồi chuyển với vòng bánh xe chuyển động tự theo hướng, điều giúp vật thể xác định trạng thái phương hướng Thông qua hệ thống xử lý, vật thể có phản ứng phù hợp (màn hình điện thoại xoay ngang hay dọc) giữ thăng (máy bay điều khiển từ xa) o Máy bay trực thăng Máy bay trực thăng ln có cánh phụ phía Tốc độ quay cánh phụ điều chỉnh đồng với tốc độ cánh quạt cho mơ men động lượng tạo khử mơ men động lượng cánh quạt gây cho thân máy bay 10/24/2020 – No 16 Nguyễn Tiến Hiển Hết chương Nguyễn Tiến Hiển - Bộ môn Vật lý Email: nguyentienhien@vnua.edu.vn Webpage: http://fita.vnua.edu.vn/nthien/