Chương 2: Đông lực học chất điểm ppt

Chơng 2 Động lực học chất điểm Bài 1. Các định luật Niu tơn các định lý về động lợng A.Các định luật Niu Tơn I.Định luật I 1.Vật tự do: là một vật không chịu bất kỳ lực tác dụng nào từ các vật khác. 2. Định luật : khi một vật không chịu tác dụng của một lực nào hoặc hợp lực của tất cả các lực tác dụng vào vật bằng không thì vật đứng yên sẽ đứng yên mãI mãI vật chuyển động sẽ chuyển động thẳng đều. _ định luật này còn đợc gọi là định luật quán tính. II.Định luật 2 : 1.Sự va chạm của các vật: Theo định luật 1 khi một vật thay đổi vận tốc thì vật đó không còn là vật tự do .Lúc đó nó chịu tác dụng của ngoại lực _ Thực hiện nhiều thí nghiệm khác nhau ngời ta thấy khi hai vật va chạm nhau 2.Khối lợng và quán tính: Từ biểu thức : Độ biến thiên vận tốc tỷ lệ nghịch với khối lợng. Tức là vật nào có khối lợng lớn khi va chạm sẽ nhận đợc vận tốc nhỏ. Hay vật nào có khối lợng lớn sẽ có mức quán tính lớn và ngợc lại. m m v v 1 2 2 1 m m v v 1 2 2 1 Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 3.Khái niện về lực : Khi một vật chịu tơng tác của một lực thì vận tốc của nó bị thay đổi và do dố xung lợng cũng thay đổi. _giả sử trong thời gian Dới tác dụng của một lực F chất điểm có khối lợng m có biến thiên động lợng : = . Ta có : Vậy lực là một đại lợng véc tơ.Lực tác dụng lên một chất điểm bằng đạo hàm của xung lợng chất điểm theo thời gian. -Trong hệ tọa độ OXYZ Với các thành phần trên các trục: ; ; Đơn vị là : hay Niu Tơn (N) 4.Phát biểu định luật 2: Ta có: Hay Gọi là phơng trình cơ bản của động lực học chất điểm. Định luật : gia tốc của một vật tỷ lệ thuận với lực tác dụng vào vật và tỷ lệ nghịch với khối lợng của vật. _ Nếu vật chịu nhiều lực thì _Với chuyển động cong : t P mv mv , dt dp t P FF tb e F e F e FF zyx 321 dt dp F x x dt dp F y y dt dp F z z s m kg 2 dt dv dt mvd dt dp m F )( ma F F F F F F hln 21 aam F nt Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. III.Định luật 3: a.Thí nghiệm :cho 2 viên bi A và B va chạm nhau.Bi A có khối lợng vận tốc Bi B có khối lợng vận tốc Ta thấy: hay Xét khoảng thời gian vô cùng nhỏ Thành phần là lực do viên bi 2 tác dụng vào bi 1 . Là lực do bi 1 tác dụng vào bi 2 Ta suy ra : Trong đó một lực là lực tác dụng còn lực kia là phản lực. b.Định luật: Khi tơng tác hai vật sẽ tác dụng lẫn nhau hai lực cùng phơng ngợc chiều và cùng độ lớn. Chú ý: Hai lực này không phải 2 lực cân bằng mà chỉ là 2 lực trực đối (vì đặt vào 2 vật khác nhau). m 1 v 1 m 2 v 2 vmvm 2211 p p 21 t dt dt dpdp 21 dt dp 1 dt dp 2 F F 2112 Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Bài 2. chuyển động tơng đối Nguyên lý tơng đối GALIlê I.Không gian và thời gian theo cơ học cổ điển Xét hai hệ quy chiếu OXYZ và trong đó OX trùng OY. Giả sử hệ O đứng yên Hệ Chuyển động với vận tốc so với hệ O và vận tốc của chất điểm M với hệ là Ta có quãng đờng mà chất điểm M đi đợc trong hệ O là Gọi là phép biến đổi Galilê II. Nguyên lý tơng đối Galilê Các thí nghiệm của Galilê đã dẫn đến một nguyên lý quan trọng trong tự nhiên là: Mọi hệ quy chiếu quán tính đều tơng đơng nhau về phơng diện cơ học. ý nghĩa :Thực tiễn của nguyên lý này là mọi hiện tợng vật lý đều xảy ra hoàn toàn nh nhau trong các hệ quy chiếu quán tính. Chú ý :quỹ đạo của một chuyển động có thể sẽ khác nhau trong những hệ quy chiếu quán tính khác nhau. z y xO , , ., o , v 0 o , v , oo x x ,, yy , z z , t t , oo x x ,, yy , z z , o o , z y x x , y , z , v , v 0 Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. III.công thức cộng vận tốc xét hai hệ quy chiếu trên: giả sử ở thời điểm ban đầuchấ điểm M trùng Với gốc O và trùng với gốc sau thời gian t chất điểm M dịch chuyển đợc độ dời và ra xa một đoạn Ta có: Nên Chia cả hai vế cho dt ta đợc: Hay: Chú ý :khi sử dụng công thức này ngời ta đã giả thiết thời gian trôi giống nhau trong các hệ quy chiếu .trên thực tế khi các hệ quy chiếu chuyển động đều vớivận tốc lớn (gần vận tốc C) thì công thức không còn đúng nữa. IV.Công thức cộng gia tốc. Tơng tự nh vận tốc ta có công thức cộng gia tốc : Trong đó vận tốc hay gia tốc của chất điểm so với hệ quy chiếu đứng yên gọi là vận tốc tuyệt đối hay gia tốc tuyệt đối so với hệ quy chiếu chuyển động gọi là vận tốc tơng đối hay gia tốc tơng đối .vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động hay gia tốc của hệ quy chiếu chuyển động so với hệ quy chiếu đứng yên gọi là vận tốc hay gia tốc kéo theo . o , dr MM , o , o dr MN , NM MN MM ,, dr dt v dr 0 v dr dt dt dr 0 , v v v 0 , v v v 231213 a a a 231213 Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Bài 3. Các lực tromg tự nhiên I.Nhóm lực đàn hồi: 1.Lực đàn hồi a.Điều kiện xuất hiện : lực đàn hồi xuất hiện khi một vật bị nén hoặc kéo làm cho vật biến dạng. -Tính chất: lực đàn hồi luôn ngợc chiều biến dạng của vật. - Công thức tính (K là độ cứng của vật đàn hồi; l à độ biến dạng ). b. Phản lực : là một dạng lực đàn hồi xuất hiện khi vật A nén lên mặt tiếp xúc với vật B .Lực này có phơng vuông góc với mặt tiếp xúc,có chiều từ tâm vật A đi ra xa mặt tiếp xúc. c.Lực căng dây: xuất hiện khi dây bị kéo dãn. - Có phơng nằm dọc theo dây ,chiều ngợc chiều lực kéo dãn. -Độ lớn không tính trực tiếp qua biến dạng đợc mà phải xác định Qua các lực khác và gia tốc mà vật đạt đợc. II. Nhóm lực ma sát: 1.Ma sát trợt . Xuất hiện khi vật này trợt trên vật kia. 2. Ma sát lăn . Xuất hiện khi vật này lăn trên vật kia. Công thức tính: 3. Ma sát nghỉ . Lực này có khi vật này đứng yên trên vật kia. 4. Ma sát nhớt . xuất hiện khi các khối chất lỏng hoặc khí chuyển động tơng đối so với nhau. - Có 2 loại (khi vận tốc nhỏ; ( khi vận tiíc lớn ) với III. ứng dụng các địnhluật Niu Tơn để giải các bài toán cơ học. (gồm 4 bớc) +bớc 1. Nhận biết (vẽ) phân tích bản chất tất cả các lực tác dụng lên vật (chú ý các lực xuất hiện từng cặp) +bớc 2. Viết phơng trình định luật 2 cho từng vật cụ thể. ( ) l K F l B N v KF msn 2 v KF msn 1 NF k k 12 A ma F hl Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. +Bớc 3 . Chọn hệ quy chiếu ( hệ trục mốc 0 nếu cần ) sao cho bài toán đơn giản nhất.chọn chiều chuyển động cho hệ rồi chiếu phơng trình véc tơ lên hệ trục để đợc phơng trình đại số. +bớc 4 . Giải hệ phơng trình đại số đẻ tìm các yếu tố cần tìm. IV. Các lực quán tính: 1.Lực quán tính ly tâm : Lực này xuất hiện khi hệ chuyển động quay Ta có khi đó (có chiều hớng từ tâm ra ngoài) Lực này tác dụng lên vật không phụ thuộc vào vật đứng yên hay chuyển động thẳng đều với hệ. 2. Lực criolis : Là lực làm cho một vật chuyển động trên một vật chuyển động quay Có quỹ đạo là một đờng cong trớc khi bay ra khỏi hệ theo phơng tiếp tuyến. Có công thức tính: ( là vận tốc của vật với hệ quy chiếu quay) Ví dụ : đặt một quả cầu nhỏ trên một đĩa quay tác dụng vào quả cầu một lực bán kính của đĩa hớng ra ngoài Tâm quay .nếu đĩa không quay quả cầu sẽ chuyển động thẳng ra khỏi đĩa .nhng do đĩa quay có lực criolis Nên quả cầu chuyển động trên đĩa theo một đờng cong trớc khi bay ra khỏi đĩa. +Lực này chỉ xuất hiện khi R F k 2 R F Lt 2 F k F Lt o c v m F c 12 2 v 12 0 12 v Generated by Foxit PDF Creator â Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. . lợng m có biến thiên động lợng : = . Ta có : Vậy lực là một đại lợng véc tơ .Lực tác dụng lên một chất điểm bằng đạo hàm của xung lợng chất điểm theo thời gian. -Trong hệ tọa độ OXYZ Với các. hay Niu Tơn (N) 4.Phát biểu định luật 2: Ta có: Hay Gọi là phơng trình cơ bản của động lực học chất điểm. Định luật : gia tốc của một vật tỷ lệ thuận với lực tác dụng vào vật và tỷ lệ nghịch. gian vô cùng nhỏ Thành phần là lực do viên bi 2 tác dụng vào bi 1 . Là lực do bi 1 tác dụng vào bi 2 Ta suy ra : Trong đó một lực là lực tác dụng còn lực kia là phản lực. b.Định luật: Khi tơng tác