bài giảng về động lực học

Ba định luật Newton* Khái niệm về lực *Lực: -Là đại lượng véc tơ đặc trưng cho mức độ tương tác của vật này với một vật khác.. Định luật 1: Nội dung: “Một vật cô lập không chịu tác dụng

I Ba định luật Newton

* Khái niệm về lực

*Lực: -Là đại lượng véc tơ đặc trưng cho mức độ tương tác của vật này với một vật khác Ký hiệu:

-Đặc điểm: Là nguyên nhân gây ra chuyển động và thay đổi chuyển động của vật.

Là đại lượng véc tơ: Điểm đặt, phương, chiều, độ lớn

1 Định luật 1:

Nội dung: “Một vật cô lập (không chịu tác dụng của ngoại lực) nếu đang đứng yên sẽ đứng yên mãi mãi, đang chuyển động sẽ chuyển động thẳng đều”

*Quán tính là gì? , đều chứng tỏ trạng thái chuyển động của vật được bảo toàn Tính chất này của vật gọi là quán tính.

*Định luật 1 còn gọi là định luật quán tính

F 

0

v   v c   onst

02/26/23 15:11 BM Vật Lý 3

*Khối lượng: Là thuộc tính vốn có của mọi vật, đặc trưng cho mức độ quán tính của vật

Đặc điểm: Khối lượng có tính chất cộng được

2 Định luật II:

-Biểu thức:

Trong hệ SI: chọn K=1

-Phát biểu:

*Đơn vị lực:

*Nhận xét:

-Là phương trình cơ bản của động lực học

-Nếu có nhiều lực tác dụng vào vật Theo nguyên lý tổng hợp lực thì:

-Trọng lực:

F K m

 





F m

 





2

1kgm 1N

s 

1

n i i

m F



 



P mg 

I Ba định luật Newton

-Trong chuyển động cong: n

t









M M1

n



t





n

F

t

F

F

n

F

t

F

F

m    F 

n n

m    F 

t n

     

I Ba định luật Newton

02/26/23 15:11 BM Vật Lý 5

3 Định luật III

Lực và phản lực

Chứng tỏ rằng tổng nội lực

trong một hệ bằng không

12

F

m1

m2

21

F

F   F   F 21  F 12  0

I Ba định luật Newton

4 Các lực liên kết

a) Phản lực & lực ma sát

b) Lực căng

ms

R N F     

R N

ms

F v

'

O

M

T

A

O

M



M

A

'

T

F

.

ms

F  k N

I Ba định luật Newton

02/26/23 15:11 BM Vật Lý 7

c) Lực đàn hồi

I Ba định luật Newton

dh

F

dh

F

x k

Fđh  

“Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi

tỉ lệ thuận với độ biến dạng”.

II Các định lý về động lượng

và xung lượng

1 Định lý 1: (Định lý về động lượng)

(*)

F   m  

( )

(***)



-Phát biểu:

K mv

Đặt gọi là véc tơ động lượng của chất điểm Thay vào (***), có:

-Theo ĐL II Newton:

-Theo ĐN gia tốc: dv (**)

dt

 



 -Thay (**) vào (*):

(1)

dK F

dt







-Biểu thức:

“Đạo hàm theo thời gian của véc tơ động lượng của chất điểm tại một thời điểm nào đó bằng lực tác dụng lên chất điểm tại thời điểm ấy”

02/26/23 15:11 BM Vật Lý 9

2 Định lý 2: (Định lý về xung lượng)

1 1

t K

dK  Fdt

 





(2)

dK   Fdt 

2 1

2

K

*Xét trong thời gian từ t1 đến động lượng của chất điểm biến thiên từ đến Từ (1) ta có

2

1

t

t

Fdt

 gọi là xung lượng của lực trong khoảng thời gian dt

*Lấy tích phân pt (2)

-Phát biểu:…

onst

F c 

   

Hay F K (4)

t











II Các định lý về động lượng

và xung lượng

2

1

2 1 (3)

t

t

3 Ý nghĩa của động lượng và xung lượng:

*Động lượng

-Động lượng đặc trưng cho chuyển động về mặt động lực học

-Đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động trong sự va chạm giữa các vật

*Xung lượng

-Đặc trưng cho kết quả của tác dụng lực trong một khoảng thời gian nào đó Sự thay đổi chuyển động càng lớn khi cường độ lực càng mạnh và thời gian tác dụng càng dài.

II Các định lý về động lượng

và xung lượng

02/26/23 15:11 BM Vật Lý 11

III Định luật bảo toàn động lượng

1 Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập

*Xét hệ gồm 2 chất điểm:

Chịu tác dụng ngoại lực

2 vật tác dụng lên nhau nội lực

Theo định lý 1

Vì

m1

m2

1

F F2

21

f

12

f

1,

F  F 2

12,

f  f 21

1

21 1 ,

dK



2

12 2

dK

f F

dt  



 

d

dt

       f12  f21  0

*Xét hệ có n chất điểm:

( n i) n i (2)

d

III Định luật bảo toàn động lượng

1

0

n i i

F





1

( n i) 0 (3)

i

d

K

dt 

Nếu hệ cô lập:

1

onst (4)

n i i



    

Tổng các véc tơ động lượng được bảo toàn trong suốt thời gian chuyển động của hệ

2 Sự bảo toàn động lượng theo một phương:

Phát biểu ĐL:

- Nếu hệ ko cô lập nhưng tổng các ngoại lực tác dụng lên hệ theo một phương nào đó bằng 0, thì theo phương đó tổng động lượng của hệ cũng bảo toàn.

( n iy) n iy 0

d

Nếu Thì Ky = K1y + K2y + …+ Kyn = const

02/26/23 15:11 BM Vật Lý 13

III Định luật bảo toàn động lượng

3 Ví dụ: Chuyển động phản lực của tên lửa, máy bay…

*Nguyên tắc hoạt động của tên lửa

- Trong quá trình chuyển động của tên lửa, khí phụt ra phía sau, khối lượng của tên lửa giảm đi và vận tốc của nó tăng lên

- Tại thời điểm t, tên lửa có khối lượng m, chuyển động với vận tốc v 

+ Khi đó động lượng của tên lửa ở thời điểm t là (1)mv 

+ Khi đó động lượng của hệ ở thời điểm t + dt là

- Nếu vận tốc phụt khí không đổi là thì vận tốc của khí so với người quan

v V 

- Sau khoảng thời gian dt lượng khí phụt là (-dm), khối lượng tên lửa còn lại

là (m + dm) và vận tốc tên lửa tăng lên thành v dv   

III Định luật bảo toàn động lượng

3 Ví dụ: Chuyển động phản lực của tên lửa, máy bay…

dm V v m dm v dv

+ Bỏ qua tác dụng của ngoại lực theo phương chuyển động, áp dụng ĐLBTĐL theo phương chuyển động ta có:

( ) ( )( ) (3)

mv   dm V v     m dm v dv    

Lấy tích phân 2 vế (5)

Biển đổi pt (3) và bỏ qua số hạng vô cùng bé bậc hai dm dv   0

Ta có: m dv V dm    (4) Do v    V 

Nên dv V dm (5)

m



0

0

m

dm

dv V

m



0

.ln m (6)

v V

02/26/23 15:11 BM Vật Lý 15

IV Phép biến đổi Galilê và nguyên lý tương đối Galilê

1 Phép biến đổi Galilê

z

x

y O

Z’

X’

Y’

O’

' ' ' '

(1)

x x Vt

z z

t t

  













 



V

' ' ' '

(1')

  













 



*Nhận xét:+ t = t’, gian có tính tuyệt đối, không phụ thuộc vào hệ qui chiếu

+ x khác x’, vị trí không gian có tính tương đối, phụ thuộc vào hệ qui chiếu + Khoảng không gian có tính tuyệt đối, không phụ thuộc vào hệ qui chiếu

- Xét 2 hệ qui chiếu O và O’, trong đó hệ O’

chuyển động đều với vận tốc V so với hệ O

- Giả thiết: OX trùng O’X’; OY // O’Y’; OZ //

O’Z’ Tìm mối quan hệ tọa độ của chất điểm M

trong 2 hệ này

IV Phép biến đổi Galilê và

nguyên lý tương đối Galilê

2 Nguyên lý tương đối Galilê

'

dv dv dV

dt  dt  dt



 

- Từ các phép biến đổi Galile, đạo hàm 2 vế theo thời gian, ta có

Tất cả các hiện tượng cơ học đều phải như nhau trong tất cả các hệ

- Từ pt (1), đạo hàm 2 vế theo thời gian, ta có

' '

V





' ' '









' (1)

v v V

     

'(2)

 

'(3)

F F

Phát biểu NL:

02/26/23 15:11 BM Vật Lý 17

V Hệ qui chiếu phi quán tính và

lực quán tính

*ĐN hệ qui chiếu phi (không) quán tính

Là hệ qui chiếu chuyển động có gia tốc đối với hệ qui chiếu quán tính

Trong hệ qui chiếu phi quán tính các vật chuyển động sẽ chịu lực quán tính

1 Lực quán tính

dt dt dt

'

'



m  m m  m  m  m

             

qt

F   m  

F   m     F F  

z

x

y O

Z’

X’

Y’

O’

'

r 

r 

V Hệ qui chiếu phi quán tính và

lực quán tính

Chú ý:

- Fqt là lực ảo, chỉ xuất hiện trong

hệ qui chiếu phi quán tính

qt

Độ lớn: Fqt   m

Ví dụ về hệ qui chiếu phi quán tính

02/26/23 15:11 BM Vật Lý 19

V Hệ qui chiếu phi quán tính và

lực quán tính

2 Lực quán tính ly tâm

v



R

0

m

M

ht

F

lt

F

qt ht

F   m  

- Lực quán tính này gọi là lực li

tâm vì nó có xu hướng làm vật

qt lt n

v

R



- Khi hệ qui chiếu không quán tính

chuyển động quay, thực nghiệm

CMR nếu là gia tốc hướng tâm

trong hệ O thì trong hệ này xuất

hiện lực quán tính

ht

