Chương VII: Cân bằng của vật rắn pdf

Trửụứng THPT LONG TRệễỉNG Oõn taọp Vaọt Lyự 10 Chng VII: CN BNG CA VT RN BI 1 : CN BNG CA CHT IM I. Tnh hc : L phn c hc nghiờn cu v s cõn bng ca vt rn v iu kin vt cõn bng. Trng thỏi cõn bng : l trng thỏi ng yờn hay chuyn ng thng u. II. iu kin cõn bng tng quỏt : Cht im trng thỏi cõn bng : a = 0 Theo nh lut II Newton : 0 0 321 =+++= FFFF hl Vy : iu kin cõn bng cht im l hp lc ca tt c cỏc lc tỏc dng lờn nú phi bng 0. III. Trng hp cht im chu tỏc dng ca hai lc : iu kin cõn bng : 21 21 0 FF FF = =+ Vy : iu kin cõn bng ca cht im chu tỏc dng ca hai lc l : hai lc ú phi cựng giỏ, cựng ln v ngc chiu. IV. Trng hp cht im chu tỏc dng ca ba lc : iu kin cõn bng : 312 312 321 0 0 FF FF FFF = =+ =++ iu kin cõn bng ca cht im khi chu tỏc dng ca ba lc l hp lc ca 2 lc cựng phng, cựng ln v ngc chiu vi lc th ba. BI 2 : TRNG TM CA VT RN 1 F 2 F 3 F 12 F 2 F 1 F Trửụứng THPT LONG TRệễỉNG Oõn taọp Vaọt Lyự 10 I. nh ngha : Trng tõm l im t ca trng lc tỏc dng lờn vt. II. Tớnh cht ca trng tõm : Khi lc tỏc dng vo vt cú giỏ i qua trng tõm thỡ vt chuyn ng tnh tin. Mi lc tỏc dng vo vt cú giỏ khụng i qua trng tõm thỡ vt va chuyn ng tnh tin, va chuyn ng quay Khi vt rn chuyn ng tnh tin mi im trờn vt s chuyn ng ging nhau v ging trng tõm. kho sỏt chuyn ng ca vt ta xem vt nh mt cht im t ti trng tõm cú khi lng bng khi lng ca vt rn. III. Cỏch xỏc nh trng tõm : (SGK) Bi 3 : CN BNGCA MI VT KHI KHễNG Cể CHUYN NG QUAY. QUY TC HP LC NG QUY G G Trửụứng THPT LONG TRệễỉNG Oõn taọp Vaọt Lyự 10 I. Lc tỏc dng lờn vt rn : Hp lc : l mt lc thay th cho hai hay nhiu lc tỏc dng lờn vt m khụng lm thay i trng thỏi chuyn ng ca vt. i vi vt rn im t ca lc khụng quan trng m quan trng l giỏ ca lc. II. iu kin cõn bng : Khi khụng cú chuyn ng quay, mun cho mt vt cõn bng thỡ hp lc tỏc dng vo nú bng 0. 0 0 321 =+++= FFFF hl III. Quy tc hp lc ng quy : Mun tỡm hp lc ca cỏc lc cú giỏ ng quy thỡ trc ht ta cho lc trt trờn giỏ ca chỳng v im ng quy ri ỏp dng quy tc hỡnh bỡnh hnh tỡm hp lc. IV. c im ca h lc cõn bng : a) H hai lc cõn bng : H hai lc cõn bng cú :cựng giỏ, cựng ln v ngc chiu. b) H ba lc cõn bng : Ba lc cú giỏ ng phng v ng quy. Hp lc bng 0. Bi 4 : QUY TC HP LC SONG SONG 1 F 2 F 1 F 2 F Trửụứng THPT LONG TRệễỉNG Oõn taọp Vaọt Lyự 10 I. Quy tc hp lc song song cựng chiu : Gi A B Fms W W A= + l hp lc ca 1 F r v 2 F r c xỏc nh nh sau : Phng : phng ca 2 lc. Chiu : cựng chiu ca 2 lc. ln : F = F 1 + F 2 im t : Gi 0 l im t ca hp lc F thỡ O chia trong khong cỏch hai giỏ ca 2 lc thnh v tha iu kin : 2 1 1 2 21 d d F F FFF = += II. Quy tc hp lc song song ngc chiu : Gi F r l l hp lc ca 1 F r v 2 F r c xỏc nh nh sau : Phng : cựng phng 2 lc. Chiu : cựng chiu vi lc ln. ln : F = {F 1 F 2 { im t : Gi O l im t hp lc thỡ O chia ngoi khong cỏch hai giỏ ca hai lc thnh phn, O v phớa lc ln v tha iu kin : 2 1 2 1 21 d d F F FFF = = Bi 5 : CN BNG CA VT RN Cể TRC QUAY C NH QUY TC MOMEN LC 1 F F 2 F 1 d 2 d Trửụứng THPT LONG TRệễỉNG Oõn taọp Vaọt Lyự 10 I. Tỏc dng lc i vi vt cú trc quay c nh : Khi cú lc tỏc dng vo vt cú giỏ i qua trc quay thỡ vt ng yờn cõn bng. Khi cú lc tỏc dng vo vt cú giỏ khụng i qua trc quay thỡ lm cho vt quay xung quanh mt trc quay c nh. II. Cõn bng ca mt vt cú trc quay c nh : 1) Thớ nghim : 2) Momen lc : a. nh ngha : Momen lc l i lng c trng cho tỏc dng lm quay vt c o bng tớch s gia lc tỏc dng v cỏnh tay ũn. MF /O =F.d F : lc tỏc dng (N) d : cỏnh tay ũn ( l khong cỏch vuụng gúc t lc quay n giỏ ca lc ) (m). MF /O : momen lc F i vi trc quay O(N.m). n v : [F] = N ; [d] = m [M] = N.m b. Quy tc Momen lc: iu kin cõn bng ca mt vt cú trc quay c nh l : Tng cỏc momen lc lm cho vt quay theo chiu kim ng h bng tng cỏc momen lc lm cho vt quay theo chiu ngc li. Bi 6 : NGU LC I. Ngu lc : F F Trửụứng THPT LONG TRệễỉNG Oõn taọp Vaọt Lyự 10 Ngu lc l hai lc cựng tỏc dng vo mt vt song song ngc chiu v cú ln bng nhau, nhng cú giỏ khỏc nhau. Chỳ ý : Ngu lc l trng hp duy nht khụng tớnh c hp lc. II. Tỏc dng ca ngu lc: 1) Trung hp vt khụng cú trc quay c nh: Di tỏc dng ca ngu lc thỡ vt s quay quanh mt trc i qua trng tõm v vuụng gúc vi mt phng cha ngu lc. 2) Trng hp vt cú trc quay c nh : Di tỏc dng ca ngu lc vt s quay quanh trc c nh ú. Nu trc quay khụng i qua trng tõm thỡ trng tõm s chuyn ng trũn xung quanh trc quay. III. Momen ca ngu lc : .M F d = Momen ca ngu lc khụng ph thuc vo v trớ ca trc quay. Bi 7 : CC DNG CN BNG - MC VNG VNG CA CN BNG I. Cỏc dng cõn bng : 1) Cõn bng khụng bn : Trửụứng THPT LONG TRệễỉNG Oõn taọp Vaọt Lyự 10 Khi vt lch khi v trớ cõn bng thỡ hp lc hay momen lc khỏc khụng v cú tỏc dng a vt ri xa v trớ cõn bng. 2) Cõn bng bn : Khi vt lch khi v trớ cõn bng thỡ hp lc hay momen lc khỏc khụng v cú tỏc dng a vt tr v v trớ cõn bng. 3) Cõn bng phim nh : Khi vt lch khi v trớ cõn bng thỡ hp lc hay momen lc vn bng khụng v vt ng yờn cõn bng v trớ mi . II. Nguyờn nhõn gõy ra cỏc dng cõn bng khỏc nhau : Gii thớch : do v trớ ca trng tõm. Cõn bng khụng bn :Trng tõm nm im cao nht so vi v trớ lõn cn ca vt . Cõn bng bn :Trng tõm nm im thp nht so vi cỏc v trớ lõn cn ca vt. Cõn bng phim nh :Trng tõm nm yờn ti mt im hoc mt cao khụng i. III. Mc vng vng ca cõn bng : 1) iu kin cõn bng ca mt vt cú mt chõn : Mt chõn l hỡnh a giỏc li nh nht cha tt c cỏc im tip xỳc vi mt . iu kin cõn bng ca mt vt cú mt chõn l giỏ ca trng lng phi i qua mt chõn ( hay trng tõm ri trờn mt chõn ). 2) iu kin cõn bng ca mt vt cú mt chõn : Giỏ ca trng lc phi i qua mt chõn . 3) Mc vng vng ca cõn bng : Mc vng vng ca cõn bng cng tng nu v trớ trng tõm cng thp v mt chõn cng ln. Trường THPT LONG TRƯỜNG n tập Vật Lý 10 Chương VIII : ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐỘNG LƯỢNG  Bài 1 : ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐỘNG LƯỢNG I. Hệ kín : 1. Định nghĩa hệ kín : Một hệ vật được xem là hệ kín khi các vật bên trong hệ chỉ tương tác lẫn nhau và khơng tương tác với các vật bên ngồi hệ. Điều đó có nghĩa là chỉ có nội lực từng đơi một trực đối và khơng có ngoại lực tác dụng lên hệ. 2. Các trường hợp được xem là hệ kín : − Tổng ngoại lực tác dụng lên hệ bằng 0. − Tổng ngoại lực tác dụng lên hệ theo một phương nào đó bằng 0. − Nội lực rất lớn so với ngoại lực. II. Các định luật bảo tồn : − Định luật bảo tồn là định luật vật lý trình bày sự bảo tồn một tính chất nào đó thơng qua các đại lượng vật lý khơng đổi theo thời gian khi hệ biến đổi. − Các định luật bảo tồn là tổng qt, nó đúng cho các hệ vật từ vi mơ đến vĩ mơ, cho các hệ vật chuyển động với vận ốtc gần bằng vận tốc ánh sáng. Như vậy là định luật bảo tồn vượt qua giới hạn ứng dụng của các định luật Newtơn. − Chú ý là các định luật bảo tồn chỉ đúng cho hệ kín, hệ quy chiếu qn tính. III. Định luật bảo tồn động lượng : 1. Khái niệm động lượng : Động lượng là một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động của vật. Động lượng là một đại lượng vectơ đo bằng tích khối lượng và vectơ vận tốc của vật. vmp  = V: vận tốc của vật (m/s) M : khối lượng của vật (kg) P : động lượng của vật (kgm/s) 2. Định luật bảo tồn động lượng : Tổng động lượng của một hệ kín ln được bảo tồn. 3. Dạng khác của định luật II Newtơn : Theo định luật II Newton : ptF t p F t v mF amF         ∆=∆⇒ ∆ ∆ = ∆ ∆ = = . :p  ∆ Độ biến thiên động lượng của vật. :. tF ∆  Xung của lực tác dụng lên vật. Phát biểu : Độ biến thiên động lượng của vật bằng xung của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian ấy. tFp ∆=∆ .   Bài 2 :ỨNG DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐỘNG LƯỢNG  Trường THPT LONG TRƯỜNG n tập Vật Lý 10 I. Súng giật khi bắn : Bài tốn :Một súng đại bắc tự hành có khối lượng M =1000kg, và đặt trên mặt đất nằm ngang, bắn một viên đạn có khối lượng m= 2,5 kg theo phương nằm ngang. Vận tốc của viên đạn là 600m/s. Tính vận tốc của súng sau khi bắn ? ( Ma sát rất nhỏ có thể bỏ qua ) Bài giải : Tóm tắt : M=1000kg m=2,5kg v= 600m/s V= ? Giải : Ngay trước và sau khi bắn hệ “súng + đạn “ là hệ kín p dụng định luật bảo tồn động lượng cho hệ ngay trước và sau khi bắn m V v M ⇒ = − uuuuv v Chiếu lên phương ngang : mv – MV = 0 smv M m V /5,1 1000 6005,2 = × == Dấu “-” cho biết V uv ngược hướng với v v => súng giật lùi lại. Chuyển động của súng gọi là chuyển động bằng phản lực. II. Đạn nổ : Bài tốn: Một viên đạn có khối lượng m=2 kg đang bay thẳng đứng lên cao với vận tốc 250 m/s thì nổ thành hai mảnh có khối lượng bằng nhau. Biết mảnh thứ nhất bay theo phương ngang với vận tốc 500 m/s. Hỏi mảnh kia bay theo phương nào với vận tốc bao nhiêu? Bài giải : Tóm tắt: m= 2 kg v = 250 m/s, bay thẳng đứng lên cao m 1 = m 2 = 2 m =1 kg v 1 = 500m/s bay theo phương ngang 2 v uuv = ? Giải : Xem hệ viên đạn trước và sau khi nổ là hệ kín. p dụng định luật bảo tồn động lượng: t s p p= uuv uuv 1 2 p p p⇒ = + uv uuv uuv (1) 1 1 2 2 mv m v m v⇒ = + v uv uuv với p = mv= 2*250=500 kgm/s p 1 = m 1 v 1 = 1*500= 500 kgm/s Dựa vào biểu thức (1), ta vẽ hình như sau: Từ ∆ vng OAB: AB 2 = OA 2 + OB 2 2 2 2 2 1 2 2 2 1 2 2 2 500 500 500 2 p p p p p p p ⇒ = + ⇒ = + ⇒ = + = uuv uv uuv Suy ra: A 1 p  O B 2 p  p  0 t P = r t s P P = uv uuv s P mv MV = + r r r 0mv MV ⇒ + = v uv Trửụứng THPT LONG TRệễỉNG Oõn taọp Vaọt Lyự 10 2 2 2 500 2 500 2 707( / ) 1 p v m s m = = = = 1 1 45 AC P tg OA P = = = = Vy viờn n th 2 bay hng lờn trờn hp vi p uv mt gúc 45 = cú ln vn tc v 2 = 707 m/s Bi 3 :CHUYN NG BNG PHN LC I. Chuyn ng bng phn lc : L chuyn ng ca mt vt t to ra phn lc bng cỏch phúng v mt hng mt phn ca chớnh nú, phn cũn li tin v hng ngc li II. ng c tờn la : 1. Gia tc ca tờn la : Trc khi pht : Gi M l khi lng ca tờn la V l vn tc ca tờn la i vi trỏi t ng lng ca tờn la trc khi pht : VMp t = [...]... Nội năng của vật tăng − ∆U < 0 : Nội năng của vật giảm − Q > 0 : Vật nhận nhiệt lượng của các vật khác − Q < 0 : Vật truyền nhiệt lượng cho các vật khác − A > 0 : Vật thực hiện cơng − A < 0 : Vật nhận cơng từ các vật khác Trường THPT LONG TRƯỜNG n tập Vật Lý 10 Bài 3 : ÁP DỤNG NGUN LÝ 1 NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC CHO KHÍ LÝ TƯỞNG  I Nội năng và cơng của khí lý tưởng : 1 Nội năng của khí lý tưởng : Bằng động... n tập Vật Lý 10 1 Trường hợp vật chịu tác dụng của trọng lực : Thế năng của một vật dưới tác dụng của trọng lực là năng lượng mà vật có được khi nó ở độ cao h nào đó so với vật chọn làm mốc Biểu thức : Wt = mgh 2 Trường hợp vật chịu tác dụng của lực đàn hồi : Biểu thức tính thế năng : kx 2 Wt = 2 3 Định nghĩa thế năng :Thế năng là năng lượng mà hệ vật ( một vật ) có do tương tác giữa các vật của hệ... đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng thực hiện cơng của vật hoặc hệ vật Các dạng năng lượng : cơ năng, quang năng, điện năng,… 2 Giá trị năng lượng : Giá trị năng lượng của một vật hay một hệ vật ở trong một trạng thái nào đó bằng cơng cực đại mà vật hay hệ vật thực hiện được trong những q trình biến đổi nhất định 3 Đơn vị : J, KJ II Động năng : 1 Định nghĩa : Động năng là năng lượng mà vật có được... động 2 Biểu thức : mv 2 Wđ = 2 Vậy : động năng của một vật bằng một nửa tích của khối lượng m với bình phương vận tốc của vật 3 Tính chất và đơn vị : - Động năng phụ thuộc vào vận tốc và khối lượng của vật - Động năng có tính tương đối - Wđ > 0 - Đơn vị động năng : J,KJ 4 Định lý động năng : Độ biến thiên động năng bằng tổng cơng của lực tác dụng lên vật − Nếu cơng dương thì động năng tăng − Nếu cơng... cao h1 , vận tốc v1 , tại B vật có độ cao h2, vận tốc v 2 Trong q trình rơi từ A đến B: A t1 v1 P h1 B t2 v2 h2 * Cơ năng: là năng lượng cơ học của chuyển động của vật. Ở mỗi trạng thái cơ học, cơ năng của vật chỉ có một giá trị bằng tổng động năng và thế năng tương tác của vật E = Wđ + Wt * Định luật bảo tồn cơ năng cho trọng lực: Trong q trình chuyển động dưới tác động của trọng lực có sự biến đổi... giữa động năng và thế năng nhưng tổng của chúng tức cơ năng được bảo tồn 1 2 1 2 mv1 + mgh1 = mv 2 + mgh2 2 2 2 Trường hợp lực đàn hồi Trong q trình chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi có sự biến đổi qua lại giữa động năng của vật và thế năng đàn hồi của lò xo nhưng tổng của chúng tức cơ năng của hệ vật_ lò xo là khơng đổi Trường THPT LONG TRƯỜNG n tập Vật Lý 10 1 2 1 2 1 2 1 2 mv1 + kx1 = mv... vật khác tác dụng lên vật đang xét gọi là sự thực hiện cơng A = F.s 1 Sự truyền nhiệt – Nhiệt lượng : − Sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác khơng bằng cách thực hiện cơng gọi là sự truyền nhiệt − Nhiệt lượng : Trong sự truyền nhiệt, phần năng lượng được truyền từ vật này sang vật khác gọi là nhiệt lượng Q = m.c(t2 –t1) Trong đó : Q : nhiệt lượng vật thu vao hay mất đi (Jun) m : khối lượng vật. .. khác hoặc chuyển từ vật này sang vật khác II Ngun lý thứ nhất của nhiệt động lực hoc : 1 Phát biểu : Nhiệt lượng truyền cho vật làm biến thiên nội năng của vật và biến thành cơng mà vật thực hiện lên các vật khác 2 Biểu thức : Q = ∆U + A Q : nhiệt lượng truyền cho chất khí A : cơng mà chất khí thực hiện được theo định luật bảo tồn và chuyển hóa năng lượng ∆U : độ biến thiên nội năng của chất khí Quy ước... phần của hệ ) và phụ thuộc vào vị trí tương đối của các vật (các phần ) ấy Hai loại thế năng : thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi Bài 4 : ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN CƠ NĂNG  I Định luật bảo tồn cơ năng 1 Trường hợp trọng lực: Xét hệ vật gồm vật có khối lượng m và trái đất, vật rơi tự do dưới tác dụng của trọng lực Trong q trình rơi vật đi qua điểm A ở thời điểm t 1 và điểm B ở thời điểm t 2 Tại A vật có... năng của chuyển động hỗn độn khơng ngừng của các phần tử cấu tạo nên vật và thế năng tương tác giữa chúng Kết luận : Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật U = f (T.V) II 1 Các cách biến đổi nội năng : Sự thực hiện cơng – Cơng : − Ví dụ : Khi cọ sát miếng đồng lên mặt bàn, miếng đồng nóng lên, nội năng biến đổi − Q trình biến đổi nội năng nói trên liên quan đến sự chuyển dời của . ptF t p F t v mF amF         ∆=∆⇒ ∆ ∆ = ∆ ∆ = = . :p  ∆ Độ biến thiên động lượng của vật. :. tF ∆  Xung của lực tác dụng lên vật. Phát biểu : Độ biến thiên động lượng của vật bằng xung của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian ấy. tFp. một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động của vật. Động lượng là một đại lượng vectơ đo bằng tích khối lượng và vectơ vận tốc của vật. vmp  = V: vận tốc của vật (m/s) M :. TRƯỜNG n tập Vật Lý 10 1. Trường hợp vật chịu tác dụng của trọng lực : Thế năng của một vật dưới tác dụng của trọng lực là năng lượng mà vật có được khi nó ở độ cao h nào đó so với vật chọn làm