Chuyªn ®Ò 1 C¸c ®Þnh luËt Niu T¬n vÒ chuyÓn ®éng Chuyên đề 1 Các định luật Niu Tơn về chuyển động A – Tóm tắt kiến thức 1 Lực Lực là đại lượng véc tơ đặc trưng cho tác dụng của vật này vào vật khác[.]
Chuyên đề : Các định luật Niu Tơn chuyển động A – Tóm tắt kiến thức 1- Lực Lực đại lượng véc tơ đặc trưng cho tác dụng vật vào vật khác mà kết gây gia tốc cho vật làm cho vật bị biến dạng Đường thẳng mang véc tơ lực gọi giá lực Đơn vị lực NiuTơn (N) Tổng hợp lực thay lực đồng thời vào vật lực có tác dụng giồng hệt lực Lực thay gọi hợp lực Quy tắc hình bình hành : Nếu hai lực đồng quy làm thành hai cạnh hình tam giác , đường chéo kẻ từ điểm đồng quy biểu diễn hợp lực chúng Điều kiện cân chất điểm hợp lực lực tác dụng lên phải khơng Phân tích lực thay lực hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt lực Phân tích lực thành hai lực đồng quy phải tuan theo quy tắc hình bình hành Chỉ biết lực có tác dụng cụ thể theo hai phương nới phân tích lực II - Các định luật NiuTơn a- Định luật I b - Định luật II hay c - Định luật III B - Phương pháp động lực học - Xác định lực đại lượng động lực học ngược lại * Nhận lực dụng lên vật * Viết phương trình định luật II NiuTơn (*) * Chiếu phương trình * lên hướng chuển động Thực tính tốn a v, s ,t - Tiến hành theo trình tự ngược lại giải tốn ngược Lực tương tác hai vật Viết pương trình theo định lật III NiuTơn => ) * Chiếu lên trục thực cộng trừ để tính tốn C- Bài tập mẫu Thí dụ : Một xe chạy với vận tốc 36km/h bị hãm phanh lực hãm 0.25 trọng lượng xe, tìm xem trước dừng hẳn xe tiếp tục chạy bao lâu? Và xe quãng đường ? Lấy g = 10m/s2 Lược giải : Gia tốc chuyển động chậm dần xe : Thời gian t từ lức xe hãm phanh xe dừng hẳn là: thay số s= 14,45 m Thí dụ : Một đồn tàu hỏa có khối lượng 103 chạy với vận tốc 36km/h tì bắt dầu tăng tốc độ Sau 300m, vận tốc lên tới 54km/h Biết lực kéo đầu tầu trọng cỏa gia đoạn tăng tốc độ không đổi 25.10 N Hãy tìm lực cản chuyển động tàu Lược giải : Gia tốc tàu tính từ cơng thức Lực làm đồn tàu chuyển động với gia tốc a : F = ma = Fc = Fk – ma nên ta có Fc = Fk - thay số ta Fc = 4,2.104 N Thí dụ 3: Hai cầu mặt phẳng ngang , cầu I chuyển động với vận tốc 4m/s đến va chạm với cầu nằm yên ,Sau va chạm hai cầu chuển động theo hướng cũ cầu I với vận tốc 2m/s ,Tính tỉ số khối lượng cầu Lược giải : Trong tương tác hai cầu, theo định luật III Niu Tơn ta có Đặt vận tốc cầu trước sau tương tác, ta có : Phương trình hình chiếu lên hướng chuyển động ban đầu cảu cầu I m1(v1 – v01) = - m2 (v2 – v02 ) Suy : =1 Bài tập luyện tập Bài : Lực F truyền cho vật khối lượng m gia tốc 2m/s2, truyền cho vật khối lượng m gia tốc 6m/s2 Hỏi lực F truyền cho vật khối lượng m = m1 + m2 gia tốc bao nhiêu? Đáp số 1,5m/s2 Bài : Một vật chuyển động thẳng đoạn đường AB chịu tác dụng lực F theo phương ngang tăng tốc từ -> 10 m/s thời gian t Trên đoạn đường BC vật chịu tác dựng lực F2 theo phương ngang tăng vận tốc đến 15m/s thời gian t a) Tính tỉ số F2/F1 b) Vật chuyển động đoạn đường CD thời gian 2t tác dụng lực F2 Tìm vận tốc vật D Biết A, B, C , D nằm đường thẳng Đáp số a) 0,5 b) 25m/s Bài : Có hai vật: vật ban đầu đứng n cịn vật chuyển động thẳng với vận tốc v Đặt lên vật lực giống , phương Tìm F để sau thời gian t hai vật có vận tốc (độ lớn hướng).Cho biết điều kiện để tốn có nghiệm Bài : Xe có khối lượng m = 500kg chuyển động thẳng hãm phanh, chuyển động chậm dần Tìm lực hãm biết quãng đường giây cuối chuyển động m Bài5: Một bóng có khối lượng 200g bay với vận tốc 90km/h đến đập vng góc vào tường bật trở lại theo phương cũ với vận tốc 54km/h Thời gian va chạm 0.05s Tính lực tường tác dụng lên bóng Bài tập trắc nghiệm 1- Theo định luật I Niu tơn : A- Khi hợp lực lực tác dụng lên vật vật khơng htẻ chuyển động B- Do quán tính nên vật chuyển động có xu hướng dừng lại C- Vật giữ nguyên trạng thái nghỉ hay chuyuển động thẳng khơng chịu tác dụng vật khác D- Đối với lực tác dụng có phản lực trực đối 2- Ta coi định luật II NiuTơn : A- Một biểu thức định nghĩa lực: Lực tác dụng vào vật đại lượng xác định gia tốc a khối lượng m vật F = ma lực hướng với gia tốc B- Một biểu thức định nghĩa gia tốc : Gia tốc vâtl đại lượng đo băng thương số lực tác dụng vào vậtvà khối lượng vật a= F/m C- Một biểu thức đại lượng vô hướng a = F/m D – Một định luật quan hệ lực phản lự tương tác hai vật m1 3- Trong số phát biểu sau sai : A- Khi vật thay đổi vận tốc bắt buộc phả có lực tác dụng vào B- Vật bắt buộc phải chuyển động theo hướng lựcấtc dụng vào C- Nếu khơng cịn có lực tác dụng vào vật chuyển động vật bắt buộc phải dừng lại D – Một vật liên tục chuyển động mãi khơng có lực tác dụng vào Chuyên đề : Các loại lực học I - Tóm tắt lí thuyết 1- Lực đàn hồi - Định luật Húc Trong giới hạn đàn hồi , lực đàn hồi lò so tỉ lệ với độ biến dạng F= : Trong k gọi độ cứng lố, có đơn vị N/m 2- Lực ma sát + Lực ma sát nghỉ khơng có hướng có giá trị xác định có gí trị cực đại Fng = + Lực ma sát trượt ngược chiều với vận tốc tương đối hai mặt tiếp xúc FT = + Lực sát lăn cản trở chuyển động lăn F1= - Lực hấp dẫn - Đinh luật vạn vật hấp dẫn a- F= hệ số tỉ lệ G = 6,67 10-11 b- Trọng lực chủ yếu lực hấp dẫn trái đất ( hay htiên thể ) với vật kết gây cho chúng gia tốc rơi tự Lưu ý : Lực hướng tâm tôỉng hợp lực học tác dụng vào mật vật chuyển động tròn Fht = II - Phương pháp chung : - áp dụng công thức loại lực học : Lực hấp dẫn trọng lực ; lực đàn hồi ; lực ma sát ; lực cản môi trường - Chuyển động có lực ma sát : + Viết phương trình chuyển động theo định luật II NiuTơn + Chiếu phương trình lên lực vng góc với chuyển động để xác định phản lực N, suy độ lớn lực ma sát Fms = + Chiếu phương ttrình lên trục chuyển động để thiết lập phương trình đại số chứa ẩn số tốn Thực phép tính tốn phương trình đại số III - Bài tập mẫu Bài : Một xe tải káo xe ,chuyển động thẳng nhanh dẫn không vận tốc ban đầu,trong 20s 200m Khối lượng xe tải xe Độ cứng dây cáp nối hai xe 2.10 n/m Bỏ qua ma sát Tính độ giãn dây cáp nối xe lực kéo xe tải chuyển động Lược giải : ( GV tự vẽ hình ) a) Gia tốc chuyển động xe tính : s = at2/2 => a = 2s/t2 = 1m/s2 Xét chuyển động xe : Các lực tác dụng lên xe : trọng lực , phản lực , lực đàn hồi Theo định luật II niu Tơn : Chiếu phương trình lên hướng chuuyển động : Vậy độ giãn dây cáp : b) xét chuyển động xe tải : Các lực tác dụng lên xe : trọng lực , phản lực , lực kéo , lực đàn hồi : Theo định luật II : chiếu phương trình lên hướng chuyển động : Fk – T1 = m1a Theo định luật III New Tơn : T1 = T2 = 100N => Fk = T1 + m1a = 6000 ( N ) Bài : Một hệ thống lò xo gắn vào vật vào tường hình vẽ Tìm độ cứng tương đương lò xo Bỏ qua ma sát ( GV Tự xẽ hai lò so mắc nối tiếp ) Lược giải + Vị trí đứng yên ban đầu vật O, xét vật vị trí cách O đoạn x Độ biến dạng lực đàn hồi lò xo thành phần x1, x2, F1 , F2 Độ biến dạng lực đàn hồi lò xo tương đương x , F Ta có : F = F + F2 (1) x = x1 + x (2) áp dụng định luật Húc vào phương trình (1) kx = kx1 + kx2 Kết hợp với phương trình (2) ta suy độ cứng lị xo tương đương k = k1 + k Bài : Một ôtô chuyển động với vận tốc 10m/s tắt máy chuyển động chậm dần ma sát Hệ số ma sát xe mặt đường = 0,05 Tính gia tốc thời gian , quãng đường chuyển động chậm dần lấy g = 10m/s2 Lược giải Lực tác dụng lên xe sau xe tắt máy : Theo định luật II NewTơn (1) Chiếu (1) lên phương chuyển động ta : -P + N = Fms = N = kmg Vậy : - Fm = ma => a=Thời gian xe chuyển động tắt máy: t= Quãng đường xe chuyển động sau tắt máy : s= IV Bài tập luyện tập Bài : Hai cầu chì, càu có khối lượng 45 kg , bán kính 10cm Hỏi lực hấp dẫn chúng đạt giá trị lớn ? Bài : Một lò so treo vật m = 100g giãn 5cm Cho g = 10m/s2 a) Tìm độ cứng lị so ? b) Khi treo vật m’, lị so giãn 3cm Tìm m’ ? Đấp số : 20N/m, 60g Bài : Một ơtơ có khối lượng m= tán, chuyển động mặt đường nằm ngang Hệ số ma sát xe mặt đường 0,1 Tính lực kéo động ôtô trường hợp sau : a) ơtơ chuyển động thẳng b) Ơtơ chuyển động thẳng nhanh dần với gia tốc a= 2m/s2 ( Lấy g= 10m/s ) Bài : Xe lửa có khối lượng M = 100 mặt phăng nằm ngang số toa co khối lượng tổng cộng m = 10 rời khỏi xe Khi phần xe lửa tách chuyển động, khoảng cách hai phần xe thay đổi theo thời gian theo quy luật nào? Biết lực kéo đầu máy không đổi, hệ số ma sát 0,09 Cho g = 10m/s2 V Bài tập trắc nghiệm Câu ; Câu ? Một vật lức đầu nằm mặt phẳng nhám nằm ngang Sau truyền vận tốc ban đầu , vật chuyển động chậm dần có A Lực ma sát C Lực tác dụng ban đầu B Phản lực D Qn tính Câu : Một vật có khối lượng kg , mặt đất có trọng lượng 10 N Khi chuyển động tới điểm cách tâm trái đất 2R ( R bán kính trái đất ) có trọng lượng NiuTơn ? A 1N C.5N B 2,5 N D 10 N Câu : Một lị so có chiều dài tự nhiên 20 cm Khi bị kéo lò so 24 cm.Lực đàn hồi N Hỏi lực đàn hồi 10 N , chiều dài ? A 28 cm C 48 cm B 40 cm D 22 cm ... luật II : chiếu phương trình lên hướng chuyển động : Fk – T1 = m1a Theo định luật III New Tơn : T1 = T2 = 10 0N => Fk = T1 + m1a = 6000 ( N ) Bài : Một hệ thống lò xo gắn vào vật vào tường hình vẽ... Tơn : Chiếu phương trình lên hướng chuuyển động : Vậy độ giãn dây cáp : b) xét chuyển động xe tải : Các lực tác dụng lên xe : trọng lực , phản lực , lực kéo , lực đàn hồi : Theo định luật II :. .. đường ? Lấy g = 10 m/s2 Lược giải : Gia tốc chuyển động chậm dần xe : Thời gian t từ lức xe hãm phanh xe dừng hẳn l? ?: thay số s= 14 ,45 m Thí dụ : Một đồn tàu hỏa có khối lượng 10 3 chạy với vận