Bài giảng Vật lí 3 - Lí thuyết, công thức, ví dụ - Đại học GTVT HCM

CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ ĐẶC TRƯNG CHO CHUYỂN ĐỘNG THẲNG 1 Độ dịch chuyển – Quãng đường: Độ dịch chuyển Δx m Quãng đường s m - Xác định sự thay đổi vị trí của chất điểm... CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT

G V : T H S T R Ầ N Q U Ố C V I Ệ T

CHƯƠNG 0: CHUYỂN ĐỘNG THẲNG

I CÁC KHÁI NiỆM CƠ BẢN

I CÁC KHÁI NiỆM CƠ BẢN

2) Hệ quy chiếu:

⚫ Xác định vị trí và thời gian chuyển động của vật.

⚫ Hệ tọa độ: xác định vị trí của vật.

⚪ Hệ tọa độ Đề-các Oxyz Hệ tọa độ cong

• Đo thời gian chuyển động: đồng hồ đo và gốc thời gian.

O

M s

⊕

I CÁC KHÁI NiỆM CƠ BẢN

3) Chất điểm:

⚫ Là vật có kích thước nhỏ so với khoảng cách đangxét

I CÁC KHÁI NiỆM CƠ BẢN

II CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ ĐẶC TRƯNG CHO

CHUYỂN ĐỘNG THẲNG

1) Độ dịch chuyển – Quãng đường:

Độ dịch chuyển Δx (m) Quãng đường s (m)

- Xác định sự thay đổi vị trí của

chất điểm.

- Là đại lượng véctơ, có giá trị

đại số: dương, âm hoặc bằng 0.

II CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ ĐẶC TRƯNG CHO

II CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ ĐẶC TRƯNG CHO

- Là đại lượng véctơ, có giá trị

đại số: dương, âm hoặc bằng 0.

- CT: 𝐯𝐭𝐛 = 𝐬

∆𝐭

- Là đại lượng vô hướng dương

Ví dụ: Một vận động viên marathon chạy quãng đường 10 km và vị trí

kết thúc trùng vị trí xuất phát

- Độ dịch chuyển Δx = 0 km ⇒ vận tốc trung bình v = 0

- Quãng đường s = 10 km ⇒ tốc độ trung bình vtb ≠ 0.

⇒ độ lớn của vận tốc trung bình không phải là tốc độ trung bình.

II CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ ĐẶC TRƯNG CHO

II CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ ĐẶC TRƯNG CHO

⚫ Đặc điểm: có quỹ đạo là đường thẳng

⚫ Xét một chất điểm chuyển động theo quỹ đạothẳng với = không đổi

III CHUYỂN ĐỘNG THẲNG

*** Phân loại:

• Nếu = không đổi: chuyển động thẳng biến đổi đều

• Nếu : chuyển động thẳng nhanh dần đều

• Nếu : chuyển động thẳng chậm dần đều

• Nếu : chuyển động thẳng đều (v = không đổi)

• Nếu thay đổi : chuyển động thẳng biến đổi

⚫ Sự rơi tự do: là sự rơi của một vật chỉ chịu tác

⇒ khi vật đạt độ cao cực đại h max thì v = 0.

IV CHUYỂN ĐỘNG NÉM THEO PHƯƠNG

⚪ Vật chuyển động đi xuống:

⇒ chuyển động thẳng nhanh dần đều:

G V : T H S T R Ầ N Q U Ố C V I Ệ T

CHƯƠNG 1: CHUYỂN ĐỘNG

TRONG KHÔNG GIAN HAI CHIỀU

I CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ ĐẶC TRƯNG CHO

CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC

1) Vận tốc:

⚫ Ý nghĩa vật lý: vectơ vận tốc là đại lượng vật lý đặc

trưng cho chuyển động về:

⚪ Phương, chiều

⚪ Độ nhanh chậm

⚫ Công thức:

⚫ Đặc điểm của vectơ vận tốc:

⚪ Phương: tiếp tuyến với quỹ đạo chuyển động tại điểm đang xét

⚪ Chiều: cùng chiều chuyển động của vật

⚪ Độ lớn:

dr v

I CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ ĐẶC TRƯNG CHO

II CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ ĐẶC TRƯNG CHO

CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC

2) Gia tốc:

⚫ Ý nghĩa vật lý: vectơ gia tốc là đại lượng vật lý đặc

trưng cho vectơ vận tốc về:

y x

dv dv

dv

dt dt dt

dv dv

I CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ ĐẶC TRƯNG CHO

CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC

3) Gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến:

⚫ Gia tốc tiếp tuyến:

⚪ Ý nghĩa vật lý: đặc trưng cho sự thay

đổi về độ lớn của vectơ vận tốc theo thời gian.

⚪ Đặc điểm:

⯍ Phương: tiếp tuyến với quỹ đạo.

⯍ Chiều: + khi vật chuyển động nhanh dần.

dv a

dt

=

t

a

II CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ ĐẶC TRƯNG CHO

CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC

3) Gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến:

⚫ Gia tốc pháp tuyến:

⚪ Ý nghĩa vật lý: đặc trưng cho sự thay

đổi về phương, chiều của vectơ vận tốc theo thời gian.

⚪ Đặc điểm:

⯍ Phương: vuông góc với tiếp tuyến quỹ đạo.

⯍ Chiều: hướng về tâm quỹ đạo.

⯍ Độ lớn: với R (m): bán kính quỹ đạo.

1) Chuyển động ném xiên, ném ngang:

a) Chuyển động ném xiên:

II MỘT SỐ CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC ĐƠN GiẢN

0x 0 0

0y 0 0

1) Chuyển động ném xiên, ném ngang:

a) Chuyển động ném xiên:

III MỘT SỐ CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC ĐƠN GiẢN

Phương trình chuyển động:

( ) ( )

1

2 1

gt 2

1) Chuyển động ném xiên, ném ngang:

a) Chuyển động ném xiên:

III MỘT SỐ CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC ĐƠN GiẢN

Phương trình quỹ đạo:

1) Chuyển động ném xiên, ném ngang:

1) Chuyển động ném xiên, ném ngang:

2 2 0

g

v sin y

1) Chuyển động ném xiên, ném ngang:

a) Chuyển động ném xiên:

III MỘT SỐ CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC ĐƠN GiẢN

Thời gian rơi – Tầm bay xa x max :

1) Chuyển động ném xiên, ném ngang:

a) Chuyển động ném xiên:

III MỘT SỐ CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC ĐƠN GiẢN

Thời gian rơi – Tầm bay xa x max :

2

0

0 0

1) Chuyển động ném xiên, ném ngang:

0

v sin y

0

v sin2 x

1) Chuyển động ném xiên, ném ngang:

;

1) Chuyển động ném xiên, ném ngang:

1) Chuyển động ném xiên, ném ngang:

1) Chuyển động ném xiên, ném ngang:

α = 0

+ tốc độ góc: ω (rad/s)

+ vận tốc góc là đại lượng vectơ

β =

β

( )t 2

r a r

×

β =

Vì chuyển động tròn:

t t

β (rad/s 2 ) a t = r.β

an(m/s 2 )

ω (rad/s)

2

2 n

O r v

β ω

β ↑↓ ω

CHƯƠNG 2:

CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHUYỂN ĐỘNG

GV: Th.S TRẦN QUỐC VIỆT

+ Vi phân + Định lý nhị thức Newton

1 Định luật I Newton

❖Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.

❖ Định luật này được gọi là định luật quán tính.

CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHUYỂN ĐỘNG

3 Định luật III Newton

❖Nếu vật 1 tác dụng lên vật 2 một lực thì ngược lại vật 2 cũng sẽ tác dụng lại vật 1 một lực Hai lực này cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn.

F = − F

CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHUYỂN ĐỘNG

❖ có phương: vuông góc với bề mặt tiếp xúc.

❖ có chiều: ngược chiều áp lực 𝐅𝐧

N

CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHUYỂN ĐỘNG

CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHUYỂN ĐỘNG

CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHUYỂN ĐỘNG

tương đối của vật so với bề mặt tiếp xúc.

4 Các lực cơ học thường gặp

❖ Vai trò của lực ma sát

⮚ lực ma sát trượt làm mòn dép, các ổ bi, sên đĩa xe đạp, xe máy…

⮚ lực ma sát trượt cản trở chuyển động nên các vật đang chuyển động có thể giảm vận để tốc thay đổi hướng hoặc dừng lại.

CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHUYỂN ĐỘNG

4 Các lực cơ học thường gặp

❖ Vai trò của lực ma sát

⮚ lực ma sát nghỉ chống lại xu hướng chuyển

động trượt của các vật nên giúp chúng ta có thể

ngồi trên ghế được, tay chống trên bàn không bị

trượt, cầm nắm các đồ vật dễ dàng,…

⮚ một vai trò rất quan trọng của lực ma sát nghỉ là

lực phát động giúp con người, động vật, xe cộ

chuyển động…

CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHUYỂN ĐỘNG

4 Các lực cơ học thường gặp

❖ Lực căng dây

❖ là lực đàn hồi xuất hiện trên sợi dây khi sợi dây bị kéo dãn

❖ kí hiệu: , độ lớn: T (N)

❖ phương: cùng phương sợi dây

❖ chiều: ngược chiều dãn của sợi dây.

2

, T

1

, T

1

m

CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHUYỂN ĐỘNG

α mst

2 P

1

T

❖ Phân tích các lực tác dụng lên vật và hệ vật

CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHUYỂN ĐỘNG

CHƯƠNG 3:

.NĂNG LƯỢNG CỦA MỘT HỆ

GV: ThS TRẦN QUỐC VIỆT

I CÔNG – CÔNG SUẤT

1 Công (Công cơ học):

❖ Một lực sinh công khi lực đó tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực chuyển dời

I CÔNG – CÔNG SUẤT

1 Công (Công cơ học):

❖ Công kí hiệu A, đơn vị J (Joule)

1 Công (Công cơ học)

❖ Tổng quát: điểm đặt của lực ⃗𝐅 chuyển dời trên đường cong MN,

⃗

𝐅 thay đổi:

ds=dr

⃗ 𝐅

I CÔNG – CÔNG SUẤT

1 Công (Công cơ học)

2 Công suất

❖ Công suất đặc trưng cho tốc độ sinh công của một máy sinh công

❖ Công suất trung bình P tb :

tb

A P

t

Δ

=Δ

❖ Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho mức độ vận động của vật chất.

❖ Độ biến thiên năng lượng của một hệ trong quá trình nào đó có

giá trị bằng công mà hệ nhận được từ bên ngoài trong quá trình đó.

II NĂNG LƯỢNG

❖ Hệ cô lập: A = 0 ⇒ W 1 = W 2 = không đổi

→ Năng lượng của hệ cô lập được bảo toàn.

không tự sinh ra, năng lượng chỉ chuyển từ hệ này sang hệ khác.

II NĂNG LƯỢNG

III ĐỘNG NĂNG

❖ Kí hiệu: W đ , đơn vị J (Joule).

III ĐỘNG NĂNG

Định lý động năng

❖ Công của hợp lực ⃗𝐅 thực hiện khi làm dịch chuyển chất điểm khối lượng

m từ điểm M đến điểm N trên quỹ đạo:

Mà:

❖ Độ biến thiên động năng của chất điểm trên đoạn đường dịch chuyển

bằng tổng công của ngoại lực tác dụng lên chất điểm

IV TRƯỜNG LỰC THẾ - THẾ NĂNG

1 Trường lực

trong nó đều tồn tại lực tác dụng nếu ta đặt

một chất điểm vào điểm đó gọi là trường

2 Trường lực thế

❖ Công của lực ⃗𝐅 tác dụng lên chất điểm m làm cho m dịch chuyển từ điểm M đến điểm

N bất kỳ ở trong trường lực không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của hai điểm M và N ⇒ trường lực thế

⇒ công của lực thế làm dịch chuyển chất điểm theo một đường cong kín trong

IV TRƯỜNG LỰC THẾ - THẾ NĂNG

3 Thế năng của trường thế

❖ Trường thế có hai tính chất :

❖ Công dịch chuyển không phụ thuộc dạng đường đi.

❖ Công dịch chuyển phụ thuộc điểm đầu M và điểm cuối N.

❖ Thế năng của chất điểm trong trường lực thế là một hàm phụ thuộc vào vị trí của chất điểm

❖ W tM là thế năng tại điểm M trong trường thế, đơn vị: J

❖ Định lý thế năng: Công của lực thế khi chất điểm dịch chuyển giữa hai điểm M, N

của trường thế bằng hiệu của thế năng giữa điểm đầu và cuối của quá trình dịch

V CƠ NĂNG – ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

CƠ NĂNG TRONG TRƯỜNG LỰC THẾ

V CƠ NĂNG – ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

CƠ NĂNG TRONG TRƯỜNG LỰC THẾ

công của các lực không thế tác dụng lên chất điểm bằng không) thì

cơ năng của chất điểm được bảo toàn

V CƠ NĂNG – ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

CƠ NĂNG TRONG TRƯỜNG LỰC THẾ

❖ Nếu lực kéo (đẩy) F, lực ma sát F mst , lực cản không khí, lực hãm phanh… khác không ⇒ áp dụng định lí động năng

❖ Nếu lực kéo (đẩy) F, lực ma sát F mst , lực cản không khí, lực hãm phanh… bằng không và vật chịu tác dụng của trọng lực P (lực thế)

⇒ áp dụng định luật bảo toàn cơ năng

CHƯƠNG 4:

.ĐỘNG LƯỢNG VÀ VA CHẠM

GV: Th.S TRẦN QUỐC VIỆT

I Khối tâm

đặt tại khối tâm G.

(hệ chất điểm phân bố rời rạc)

trong hệ tọa độ Đề-các Oxyz:

I Khối tâm

i i

1 1 2 2 3 3 i

trong hệ tọa độ Đề-các Oxyz:

1

M

zdm M

⇒ khối tâm của hệ chất điểm (vật rắn) chuyển động như một chất

điểm có khối lượng bằng khối lượng của hệ và chịu tác dụng của một lực bằng tổng các ngoại lực tác dụng lên hệ.

dv a

 Vai trò của khối tâm trong thực tiễn:

I Khối tâm

1 Động lượng chất điểm

❖ Ý nghĩa vật lý: Động lượng là đại lượng vât lý đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động khi tương tác.

Vậy: “Đạo hàm động lượng của chất điểm theo thời

gian bằng tổng hợp lực tác dụng lên chất điểm đó”

II Động lượng – Định luật bảo toàn động lượng

t p

Vậy: “Độ biến thiên động lượng của chất điểm trong

một khoảng thời gian nào đó có giá trị bằng xung lượng của lực tác dụng lên chất điểm trong khoảng thời gian ấy”

II Động lượng – Định luật bảo toàn động lượng

3 Động lượng của hệ chất điểm

4 Định luật bảo toàn động lượng của hệ chất điểm

⇒ Động lượng toàn phần của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn

 Định luật bảo toàn động lượng theo phương:

Trong trường hợp ⃗𝐅 ≠ 𝟎 nhưng F x = 0 thì không đổi

II Động lượng – Định luật bảo toàn động lượng

 Trong quá trình va chạm, các vật sẽ trao đổi năng lượng cho nhau.

+ Nếu sau va chạm, hình dạng và trạng thái bên trong của các vật

không thay đổi ⇒ va chạm đàn hồi.

+ Ngược lại là va chạm không đàn hồi (va chạm mềm).

 Đối với các va chạm, thời gian tương tác rất ngắn, và lực tương tác rất

mạnh ⇒ hệ được coi là kín ⇒ động lượng của hệ được bảo toàn.

 Sau va chạm đàn hồi, hình dạng và trạng thái bên trong của các vật

không thay đổi nên không có sự chuyển hóa cơ năng thành các dạng năng lượng khác ⇒ cơ năng được bảo toàn; và thế năng của các vật hầu

như không đổi ⇒ bảo toàn động năng.

III Bài toán va chạm

1 Khái niệm va chạm

 Va chạm đàn hồi

 Va chạm không đàn hồi (va chạm mềm)

III Bài toán va chạm

1

m

, 2

1

m

, 2

2m v (m m )v

v '

2m v (m m )v v

3 Va chạm không đàn hồi (va chạm mềm)

III Bài toán va chạm