tóm tắt lý thuyết Vật lý 10 nâng cao HKII

Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực: Muốn cho một vật rắn chịu tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì hailực phải cân bằng.. - Tác dụng của một lực lên một v

CHƯƠNG III: TĨNH HỌC VẬT RẮN

19 CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC.

TRỌNG TÂM

- Vật rắn là vật mà khoảng cách giữa hai điểm bất kì của vật không đổi

- Giá của lực: Là đường thẳng mang vectơ lực

1 Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực:

Muốn cho một vật rắn chịu tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì hailực phải cân bằng

- Hai lực trực đối là hai lực cùng giá, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau

- Hai lực cân bằng: là hai lực trực đối cùng tác dụng vào một vật

- Tác dụng của một lực lên một vật rắn không thay đổi khi điểm đặt của lực

đó dời chỗ trên giá của nó

3 Trọng tâm của vật rắn:

- Trọng tâm của vật rắn là điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật

- Khi vật rắn dời chỗ thì trọng tâm của vật cũng dời chỗ như một điểm của vật.

4 Cân bằng của vật rắn treo ở đầu dây:

Treo vật rắn ở đầu một sợi dây mềm khi cân bằng:

- Dây treo trùng với đường thẳng đứng đi qua trọng tâm G của vật

- Độ lớn lực căng T bằng độ lớn của trọng lượng P của vật

- Ứng dụng: Dùng dây dọi để xác định đường thẳng đứng, xác định trọngtâm của vật rắn phẳng mỏng

5 Cân bằng của vật rắn trên giá đỡ nằm ngang:

Đặt vật rắn trên giá đỡ nằm ngang thì trọng lực P

ép vật vào giá đỡ, vật tácdụng lên giá đỡ một lực, giá đỡ tác dụng phản lực N lên vật Khi vật cân bằng:

Mặt chân đế: Là hình đa giác lồi nhỏ nhất chứa tất cả các điểm tiếp xúc.

Điều kiện cân bằng của vật rắn có mặt chân đế: Đường thẳng đứng qua

trọng tâm của vật gặp mặt chân đế

5 Các dạng cân bằng:

a Cân bằng bền: Vật tự trở về vị trí cân bằng khi ta làm nó lệch khỏi vị trí

cân bằng

b Cân bằng không bền: Vật không tự trở về vị trí cân bằng (càng dời xa vị

trí cân bằng) khi ta làm nó lệch khỏi vị trí cân bằng

c Cân bằng phiếm định: Vật cân bằng ở vị trí mới khi ta làm nó lệch khỏi

vị trí cân bằng

20 CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA BA LỰC

KHÔNG SONG SONG

1 Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy:

Hai lực đồng quy: Là hai lực tác dụng lên cùng một vật rắn, có giá cắt nhautại một điểm

TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II

Để tổng hợp hai lực đồng quy ta làm như sau:

- Trượt hai lực trên giá của chúng cho tới khi điểm đặt của hai lực là I (điểmđồng quy)

- Áp dụng quy tắc hình bình hành, tìm hợp lực F của hai lực cùng đặt lên điểm I.

F = F + F  

Ghi chú:

- Nếu vẽ F1, song song cùng chiều (không cùng giá với F) và có độ lớn bằng

F thì F = F + F, 1,1 2 không phải là hợp lực của F1 và F2

- Chỉ có thể tổng hợp hai lực không song song thành một lực duy nhất khihai lực đó đồng quy (đồng phẳng)

2 Cân bằng của một vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song:

Điều kiện cân bằng:

Điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của ba lực không songsong là hợp lực của hai lực bất kỳ cân bằng với lực thứ ba

F=F1+F2

Giá của hợp lực F nằm trong mặt phẳng của F 1

, F2 và chia trong khoảngcách giữa hai lực này thành những đoạn tỷ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đó

Hợp lực F tìm được sẽ là một lực song song cùng chiều với các lực thànhphần, có độ lớn:

F=F1+F2+ +Fn

c Lí giải về trọng tâm vật rắn:

Chia vật rắn thành nhiều phần tử nhỏ, các trọng lực nhỏ tạo thành một hệ lựcsong song cùng chiều đặt lên vật Hợp lực của chúng là trọng lực tác dụng lên vật

có điểm đặt là trọng tâm của vật

d Phân tích một lực thành hai lực song song:

Phân tích một lực F đã cho thành hai lực F1 và F2 song song với F tức làtìm hai lực F1 và F2 song song và có hợp lực là F

Có vô số cách phân tích một lực đã cho Khi có những yếu tố đã được xácđịnh thì phải dựa vào đó để chọn cách phân tích thích hợp

3 Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song:

Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực F1, F2, F3 songsong, đồng phẳng là hợp lực của hai lực bất kì cân bằng với lực thứ ba

F + F + F = 0

4 Quy tắc hợp hai lực song song trái chiều:

Hợp lực của hai lực F1 và F2 song song trái chiều cùng tác dụng vào một vậtrắn, là một lực F:

- Song song và cùng chiều với lực thành phần có độ lớn lớn hơn lực thànhphần kia

- Có độ lớn bằng hiệu độ lớn của hai lực thành phần:

F = F F1 2

- Giá của hợp lực nằm trong mặt phẳng của hai lực thành phần, và chia ngoài

khoảng cách giữa hai lực này thành những đoạn tỷ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đó

22 MOMEN CỦA LỰC ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT RẮN CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH.

1 Nhận xét về tác dụng của một lực lên một vật rắn có trục quay có định:

- Các lực có giá song song với trục quay hoặc cắt trục quay thì không có tácdụng làm quay vật

- Các lực có phương vuông góc với trục quay và có giá càng xa trục quay thìtác dụng làm quay vật càng mạnh

TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II

- Tác dụng làm quay của một lực lên vật rắn có trục quay cố định từ trạngthái đứng yên không những phụ thuộc vào độ lớn của lực mà còn phụ thuộc khoảngcách từ trục quay tới giá (cách tay đòn) của lực

2 Momen của lực đối với một trục quay:

Momen của lực:

Xét một lực F nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay Oz Momencủa lực F đối với trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lựcquanh trục ấy và được đo bằng tích độ lớn của lực và cánh tay đòn

M = F.dd(m): cánh tay đòn (tay đòn) là khoảng cách từ trục quay tới giá của lực M(N.m): momen của lực

3 Điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định (Quy tắc momen):

Muốn cho một vật rắn có trục quay cố định nằm cân bằng thì tổng momen củacác lực có khuynh hướng làm vật quay theo một chiều phải bằng tổng momen củacác lực có khuynh hướng làm vật quay theo chiều ngược lại

-o0o -CHƯƠNG IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

23 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

1 Hệ kín

Một hệ vật gọi là hệ kín nếu chỉ có các vật trong hệ tương tác lẫn nhau (gọi

là nội lực)mà không có tác dụng của những lực từ bên ngoài hệ (gọi là ngoại lực),hoặc nếu có thì phải triệt tiêu lẫn nhau

2 Định luật bảo toàn động lượng

a Động lượng

Động lượng của một vật chuyển động là đại lượng được đo bằng tích củakhối lượng và vận tốc của vật

p = mv 

Đặc điểm của vectơ động lượng:

- Điểm đặt: Tại trọng tâm của vật

- Hướng: Cùng hướng với vectơ vận tốc

- Độ lớn:

p = m.vĐơn vị của động lượng trong hệ SI: kg.m/s

c Định luật bảo toàn động lượng

Vectơ tổng động lượng của một hệ kín được bảo toàn

2 Động cơ phản lực Tên lửa

a Động cơ phản lực:

- Phần đầu của của động cơ có máy nén để hút và nén không khí Khi nhiênliệu cháy, hỗn hợp khí sinh ra phụt về phía sau vừa tạo ra phản lực đẩy máy bay,vừa làm quay tuabin của máy nén

- Vận tốc của máy bay phản lực dân dụng hiện đại đạt từ 900-1000km/h.Máy bay phản lực chiến đấu có thể lên tới trên 1300km/h

b Tên lửa:

Áp dụng nguyên tắc chuyển động bằng phản lực Động cơ bằng phản lựckhông cần đến môi trường khí quyển bên ngoài Nó có thể chuyển động trongkhông gian vũ trụ vì có mang theo chất oxi hoá để đốt cháy nhiên liệu

TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II

25 CÔNG – CÔNG SUẤT

c Đơn vị của công

Trong hệ SI, công được tính bằng Jun (J)

1 jun là công thực hiện bởi lực có độ lớn 1N khi điểm đặt của lực có độ dời1m theo phương của lực

b Đơn vị:

Trong hệ SI, công suất được đo bằng Oát, kí hiệu W

1 oát là công suất của máy sinh công 1 Jun trong 1 giây

1J1W

1s

Một số đơn vị khác:

1kW = 1000W = 103W1MW = 1000000W = 106W

Chú ý:

1kWh = 3,6.106J1HP (mã lực) = 736W

c Biểu thức khác của công suất

Ứng dụng: Đối với một động cơ lực kéo tỉ lệ nghịch với vận tốc dùng để chế

tạo hộp số Hộp số giúp thay đổi tốc độ quay của trục dẫn tới làm thay đổi được lựckéo của động cơ

mv

W =

2 (26.1)Đơn vị của động năng: J

b Nhận xét:

- Động năng của một vật là đại lượng vô hướng và luôn luôn dương

- Vận tốc có tính tương đối, phụ thuộc vào hệ quy chiếu, nên động năng củng

có tính tương đối, phụ thuộc vào hệ quy chiếu

- Công thức (26.1) cũng đúng cho vật chuyển động tịnh tiến

- Nếu công của ngoại lực dương động năng tăng

- Nếu công của ngoại lực âm động năng giảm

27 THẾ NĂNG THẾ NĂNG TRỌNG TRƯỜNG

1 Khái niệm thế năng

Thế năng là dạng năng lượng phụ thuộc vào vị trí tương đối của vật so vớimặt đất, hoặc phụ thuộc độ biến dạng của vật so với trạng thái khi chưa biến dạng

Xét một vật có khối lượng n di chuyển từ điểm B có độ cao zB đến điểm C có

độ cao zC so với mặt đất Công của trọng lực

A = mg(zB - ZC)

Nhận xét:

- Công của trọng lực không phụ thuộc vào dạng đường đi của vật mà chỉ phụthuộc các vị trí đầu và cuối

TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II

- Lực thế (lực bảo toàn) là những lực mà công của chúng không phụ thuộcvào dạng đường đi của vật mà chỉ phụ thuộc các vị trí đầu và cuối

a Thế năng trọng trường:

Wt = mgz

z là độ cao của vật so với gốc thế năng (mức không của thế năng)

Đơn vị của thế năng: J

Chú ý: Công của trọng lực bằng độ giảm thế năng của vật.

b Công của trọng lực: Bằng hiệu thế năng của vật tại vị trí đầu và vị trí

cuối, tức bằng độ giảm thế năng của vật

Thế năng là năng lượng của một hệ có được do tương tác giữa các phần của

hệ thông qua lực thế Thế năng phụ thuộc vị trí tương đối của các phần ấy

28 THẾ NĂNG ĐÀN HỒI

1 Công của lực đàn hồi

Mọi vật biến dạng đàn hồi đếu có khả năng sinh công, tức là mang nănglượng Năng lượng này được gọi là thế năng đàn hồi

Công của lực đàn hồi:

29 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

Định luật: Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng

lực , động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, va tổng của chúng, tức

cơ năng của vật được bảo toàn (không đổi theo thời gian)

c Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát

Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảotoàn

2 Biến thiên cơ năng Công của lực không phải là lực thế.

Khi ngoài lực thế vật còn chịu tác dụng của lực không phải là lực thế, cơnăng của vật không được bảo toàn và công của lực này bằng độ biến thiên cơ năngcủa vật

A = W - W = ΔWW

30 VA CHẠM ĐÀN HỒI VÀ KHÔNG ĐÀN HỒI

1 Phân loại va chạm

- Đối với tất cả các va chạm , có thể vận dụng định luật bảo toàn động lượng

- Va chạm đàn hồi: sau va chạm hai vật trở lai hình dạng ban đầu và động năng toàn phần không thay đổi, hai vật tiệp tục chuyển động tách rời nhau với vận tốc riệng biệt

- Va cham mềm: sau va chạm hai vật dính vào nhau và chuyển động vớicùng một vận tốc một phần năng lượng của hệ chuyển thành nội năng (toả nhiệt) vàtổng động năng không được bảo toàn

TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II

Giả sử m1m2 và v1 0 ta có thể biến đổi gần đúng với 2

1

m 0

m  ta thuđược v = 0;v = -v,1 ,2 2

3 Va chạm mềm

- Định luật bảo toàn động lượng: mv = M + m V  

- Độ biến thiên động năng của hệ: ΔWW = -đ M Wđ1

Định luật 1: Mọi hành tinh đều chuyển động theo các quỹ đạo elip mà Mặt

Trời là một tiêu điểm

Định luật 2: Đoạn thẳng nối Mặt Trời và một hành tinh bất kỳ quét những

diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau

Định luật 3: Tỉ số giữa lập phương bán trục lớn và bình phương chu kỳ quay

là giống nhau cho mọi hành tinh quay quanh Mặt Trời

2 Vệ tinh nhân tạo Tốc độ vũ trụ:

- Nếu ném xiên một vật, khi lên đến một độ cao nhất định, vật sẽ rơi trở lạimặt đất Vận tốc ném càng lớn tầm bay xa càng lớn vật sẽ rơi tới mặt đất cách chỗném càng xa

- Nếu vận tốc ném tăng đến một giá trị nào đó đủ lớn, vật sẽ không trở lạimặt đất mà sẽ quay quanh Trái Đất Khi đó lực hấp dẫn của Trái Đất chính là lựchướng tâm Vật trở thành một vệ tinh nhân tạo của Trái Đất

- Giả sử vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo tròn gần Trái Đất Áp dụng địnhluật II Niu-tơn, ta có:

CHƯƠNG V: CƠ HỌC CHẤT LƯU

32 ÁP SUẤT THỦY TĨNH – NGUYÊN LÍ PA- XCAN

1 Áp suất của chất lỏng.

Chất lỏng có đặc tính là nén lên các vật nằm trong nó Áp lực chất lỏng nénlên vật có phương vuông góc với bề mặt của vật

Áp suất có giá trị bằng áp lực trên một đơn vị diện tích Áp suất trung bìnhcủa chất lỏng ở độ sâu nơi đặt dụng cụ là

F

p =S

Kết luận:

- Tại mọi điểm của chất lỏng, áp suất theo mọi phương là như nhau

- Áp suất ở độ sâu khác nhau thì khác nhau

Đơn vị của áp suất trong hệ SI là Pa (hay N/m2)

1Pa = 1N/m2

Ngoài ra còn có các đơn vị khác như

1atm = 1,013.105 Pa1torr = 1mmHg = 133,3 Pa1atm = 760mmHg

2 Sự thay đổi theo độ sâu Áp suất thủy tĩnh.

Xét một chất lỏng ở trạng thái cân bằng tĩnh trong một bình chứa:

- Trên cùng một mặt nằm ngang trong lòng chất lỏng áp suất là như nhau tạimọi điểm

- Áp suất thủy tĩnh (áp suất tĩnh) của chất lỏng ở độ sâu h

p = pa + ghTrong đó:

p là áp suất thủy tĩnh hay áp suất tĩnh của chất lỏng

h là độ sâu so với mặt thoáng

TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II

1 1

FΔWp =STheo nguyên lts Pascal áp suất tác dụng lên tiết diện S2 ở nhánh phải cũngtăng lên một lượng ΔWp và tạo lên một lực F2 bằng:

1

S

S thì độ dời lại chia cho

2 1

1 Chuyển động của chất lỏng lí tưởng

- Chuyển động của chất lỏng chia làm hai loại:

▪ Chảy ổn định (hay chảy thành dòng)

▪ Chảy không ổn định (chảy cuộn xoáy)

- Chất lỏng lý tưởng: là chất lỏng chảy thành dòng và không nén được

- Trong ống dòng, vận tốc chảy càng lớn thì các đường dòng càng xít nhau

3 Hệ thức giữa tốc độ và tiết diện trong một ống dòng Lưu lượng chất lỏng

a Hệ thức giữa tốc độ và tiết diện trong một ống dòng: Trong một ống

dòng, tốc độ của chất lỏng tỉ lệ nghịch với tiết diện của ống

v S (33.1)

v1, v2 là vận tốc chất lỏng trong ống dòng tiết diện S1, S2

b Lưu lượng của chất lỏng.

Từ (33.1) ta có:

v1.S1 = v2.S2 = A (33.2)

- Đại lượng A có giá trị như nhau ở mọi điểm trong một ống dòng được gọi

là lưu lượng chất lỏng

- Khi chảy ổn định, lưu lượng chất lỏng trong một ống dòng là không đổi.

- Đơn vị của lưu lượng trong hệ SI : m3/s

4 Định luật Bec-nu-li cho ống dòng nằm ngang.

b Đo áp suất toàn phần:

Dùng một ống hình trụ hở hai đầu, một đầu được uốn vuông góc Đặt ốngsao cho miệng ống vuông góc với dòng chảy Áp suất toàn phần tỉ lệ với độ caocủa cột chất lỏng trong ống

p = gh2

2 Đo vận tốc chất lỏng Ống Ven-tu-ri.

- Đo vận tốc chất lỏng: Dựa trên nguyên tắc đo áp suất tĩnh

- Ống Ven-tu-ri: Dùng để đo vận tốc chất lỏng trong ống

Ống Ven-tu-ri được đặt nằm ngang, gồm một phần có diện tích S và mộtphần có diện tích s nhỏ hơn Một áp kế hình chữ U có hai đầu nối với hai phần ống

đó, cho ta biết hiệu áp suất tĩnh p giữa hai tiết diện Vận tốc v tại tiết diện S:

p : hiệu áp suất tĩnh giữa hai tiết diện S và s

3 Đo vận tốc của máy bay nhờ ống pi-tô.

Dụng cụ để đo vận tốc của máy bay là ống Pi-tô, được gắn vào dưới cánhmáy bay dòng không khí bao quanh ống Vận tốc chảy vuông góc với tiết diện Scủa một nhánh ống chữ U Nhánh kia thông ra một buồng có các lỗ nhỏ ở thànhbên để cho áp suất của buồng bằng áp suất tĩnh của dòng không khí bên ngoài Độ

TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II

chênh của hai mức chất lỏng trong ống chữ U cho phép ta tính được vận tốc củamáy bay

KK

2ρv.gΔWh

v =

ρv

4 Một vài ứng dụng khác của định luật Bec-nu-li:

a Lực nâng máy bay:

Ở phía trên các đường dòng xít vào nhau hơn so với ở phía dưới cánh Vậntốc dòng không khí ở phía trên lớn hơn vận tốc ở phía dưới cánh Áp suất thuỷ tĩnh

ở phía trên nhỏ hơn áp suất thuỷ tĩnh ở phía dưới tạo nên lực nâng của máy bay