Bài giảng Vật lý đại cương 1: Chương 2 TS. Trần Ngọc

Bài giảng Vật lý đại cương 1: Chương 2 TS. Trần NgọcMục tiêu của bài giảng Vật lý đại cương 1: Chương 2 là nhằm giúp cho các bạn nêu được đặc điểm của các lực cơ học; các định luật Newton, các định lí về định lượng, momen động lượng; vận dụng giải các bài toán cơ bản về động lực học trong HQC quán tính và không quán tín

ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TPHCM BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG T.S Trần Ngọc Chương ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM MỤC TIÊU Sau học này, SV phải : – Nêu đặc điểm lực học. – Nêu đ/luật Newton, đ/lí đlượng, momen đ/lượng. – Vận dụng giải toán động lực học HQC quán tính không quán tính. NỘI DUNG 2.1 CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON 2.2 KHÁI NIỆM LỰC , KHỐI LƯỢNG 2.3 PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC 2.5 ĐỘNG LƯỢNG 2.6 MÔMEN ĐỘNG LƯỢNG 2.7 NGUYÊN LÍ TƯƠNG ĐỐI GALLILÉE 2.8 LỰC QUÁN TÍNH 2.0 – KHÁI NIỆM BAN ĐẦU 1) Khái niệm lực: – Là số đo tác động học đối tượng khác tác dụng vào vật.  – Kí hiệu: F (Force) – Đơn vị đo: (N) 2) Khái niệm khối lượng: – Là số đo mức quán tính vật mức độ hấp dẫn vật vật khác. – Kí hiệu: m – Đơn vị: (kg) 2.1- CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON Định luật (định luật quán tính): • Định luật Khi lực bên hợp lực tác dụng lên vật Newton I: không vật  đứng yên đứng yên,  vật chuyển động tiếp F   a  tục chuyển động với chiều v  const tốc độ cũ. Quán tính: tính chất bảo toàn trạng thái ban đầu 2.1- CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON Định luật 2: Nếu hợp lực tác dụng lên vật khác không, vật chuyển động có gia tốc. Lực gia tốc vật liên hệ với công thức: • Định luật Newton II: Phương trình động lực học   FhL a m   F  ma 2.1- CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON Định luật (lực phản lực): Khi vật A tác dụng lên vật B lực vật B tác dụng lên vật A lực độ lớn có chiều ngược lại:  FAB   FBA Định luật Newton III:   FBA  F'  A B   FAB  F 2.2- LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG 3) Các lực tự nhiên Về chất, có loại lực tương tác: • Lực tương tác mạnh • Lực tương tác yếu • Lực tương tác điện từ • Lực tương tác hấp dẫn 2.2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG 4) Các lực học: a) Lực hấp dẫn – trọng lực: Lực hấp dẫn chất điểm: m1m2 FG r Hằng số hấp dẫn G = 6,67.10-11 Nm2 / kg2 A  FBA  r FAB m1m2 r Fhd  G . r r B ĐÁP SỐ • Gia tốc • Lực căng dây mB  kmA a g  4,9m / s mA  mB mAmB T (1  k ) g  1,47 N mA  mB • T không thay đổi BÀI TẬP LDB N2-15 Một vật có khối lượng m = 200 g treo đầu sợi dây dài ℓ = 40 cm; vật quay mặt phẳng nằm ngang với vận tốc không đổi cho sợi dây vạch mặt nón. Giả sử dây tạo với phương thẳng đứng góc α= 360 . Tìm vận tốc góc vật lực căng dây. Đs: 5,5 rad/s 2,4 N 2.6- NG LÝ TƯƠNG ĐỐI GALILÉE: 1) Đặt vấn đề: - Thời gian trôi HQC khác có giống không? - Các tượng học xảy giống HQC khác hay không? 2) Quan điểm t/g CHCĐ: Thời gian trôi giống hệ qui chiếu. t  t' 3) Phép biến đổi Galilée: Z’ z  M  r' y x X’   r  OO' r ' O’ O  OM  OO' O'M  r  x  x '  y  y' ut z  z'  Y’ 2.6- NG LÝ TƯƠNG ĐỐI GALILÉE: Hệ quả: - Khoảng không gian bất biến hqc:  '  v  v'  v a c  r - Công thức cộng vận tốc, gia tốc:     a a  a'r  a c    vM/O  vM/O'  vO'/O  HQC quán tính ac = thì:        a'r  a a  m a'r  m a a  F *N/ lí tđ: HQC quán tính t đương nhau. Nói cách khác, tượng học xảy giống HQC quán tính. 2.7- LỰC QUÁN TÍNH: Biểu thức:       a'r  a  a c  ma 'r  F Fqt    Fqt  m a c Đặc điểm: - Xuất k/s vật HQC không qt . - Ngược chiều với gia tốc HQC. - Không có phản lực. 2.7- LỰC QUÁN TÍNH: 1) Lực quán tính li tâm: • Biểu thức: Fqtlt = mac = m2r • Đặc điểm: – Xuất vật đặt HQC cđ tròn – Luôn hướng xa tâm qũi đạo. • Ứng dụng: 2.7- LỰC QUÁN TÍNH: 1) Lực quán tính li tâm: Ví dụ: • Một xô nhỏ đựng nước buộc vào sợi dây dài a = 40cm, nhẹ, không co giãn. Quay tròn xô nước mặt phẳng thẳng đứng. Tính vận tốc quay nhỏ để nước không chảy ngoài.  Fqt Giải: Fqtlt  P  m r  mg    P  min  g a g a 2.7- LỰC QUÁN TÍNH: 2) Lực quán tính Coriolis: * Biểu thức:     FC  2mvr ,     * Đặc điểm: – Xuất vật chuyển động HQC chuyển động quay. – Phụ thuộc vào vận tốc vật. * Ứng dụng: REVIEW Hấp dẫn    dp F  ma dt Đàn hồi Ma sát  CĐ cong dL    M F/ O dt Không gian, thời gian CHCĐ. Nguyên lí Galilee – lực quán tính. BÀI TẬP B2.6 (LDB N2-18) Cho hệ hình 1, biết M = 20 kg, m = kg. Hệ số ma sát khối m M 0,25. Khối vật M trượt không ma sát mặt phẳng nằm ngang. Nếu biết lực kéo F tác dụng vào vật m lần 2N, lần 20 N. Tính: a)Lực ma sát khối m M. b)Gia tốc khối m M mặt phẳng ngang. Đs: 1,8 N; 0,09 m/s2 4,9 N; 7,5 & 0,25 m/s2 BÀI TẬP B2.6A (LDB N2-24) Một viên đạn khối lượng 10 g chuyển động với vận tốc v0 = 200 m/s đập vào gỗ xuyên sâu vào đoạn ℓ. Biết thời gian chuyển động viên đạn gỗ t = 4.10-4 s. Xác định lực cản trung bình gỗ lên viên đạn độ xuyên ℓ viên đạn. Đs: Fc = -5000N ℓ = cm BÀI TẬP LDB N2-35 Xác định lực nén phi công vào ghế máy bay điểm cao thấp vòng nhào lộn, khối lượng phi công 75 kg, bán kính vòng nhào lộn 200 m vận tốc máy bay vòng nhào lộn không đổi 360 km/giờ. Đs: F= 6P = 4500 N 4P = 3000 N BÀI TẬP B2.4 Một tàu điện bắt đầu xuất phát, chuyển động với gia tốc 0,5m/s2 không đổi. 12 giây sau bắt đầu chuyển động, người ta tắt động tàu điện tàu chuyển động chậm dần dừng hẳn. Trên toàn quãng đường, hệ số ma sát 0,01. Tìm: a)Vận tốc lớn tàu. b)Thời gian từ lúc xuất phát tàu dừng c)Gia tốc tàu ch. động chậm dần đều. d)Quãng đường mà tàu được. BÀI TẬP B2.7 Một người khối lượng 50kg đứng thang máy xuống nhanh dần với gia tốc 4,9m/s2. Hỏi người có cảm giác nào? Trọng lượng biểu kiến người thang máy bao nhiêu? [...]... của hệ 2 chất điểm m1 = 20 0g và m2 = 300g chuyển động với vận tốc v1 = 4m/s và v2 = 2m/s, biết rằng:  a)  v1  v 2    p  p1  p 2  b)  v1  v 2 Giải:  p1  c) v1  v2  p  p2  p  p1  p2  p  0,8  0,6  1,4kgm / s    v1  v 2 b)   2. 4- ĐỘNG LƯỢNG:  p  p1  p 2  p  p  p1  p2  0,8  0,6  0,2kgm / s  c)   v1  v2 p p  p p 2 1 2 2  0,8  0,6  1(kgm / s) 2 2 2. 4- ĐỘNG... F1 = 0 F2 (cos   sin )  mg a m a max khi nào? BÀI TẬP LDB N2-9 Hai vật có khối lượng m1 = 2kg, m2 = 1kg được buộc vào hai đầu sợi dây, vắt qua ròng rọc (hình 2. 13) Bỏ qua khối lượng dây và ròng rọc, bỏ qua ma sát ở trục ròng rọc Dây không dãn và không trượt trên ròng rọc Tính gia tốc của các vật, lực căng dây Đs: m1  m2 a g  3, 27 m / s 2 ; m1  m2 2m1m2 T g  13,1N m1  m2 Ví dụ 2: Cho cơ... vật, biết m2 đi xuống   N T1  T2 m1  y x O Fms    P1 m2  P2 ĐÁP SỐ: m2  m1 (sin   .cos ) a g m1  m2 ĐK để vật m2 không đi xuống? Nếu không có ma sát thì a = ? Nếu  = 0 thì a = ? Ví dụ 3: Vật m = 4kg đặt trên mặt phẳng nghiêng góc  = 300 so với phương ngang thì nó trượt xuống dưới với gia tốc 2m/s2 Tính lực ma sát và hệ số ma sát Muốn vật trượt lên trên dốc nghiêng với gia tốc 2m/s2,... với gia tốc a = 0,5 m/s2?Giả sử không có lực kéo F thì m2 đi xuống với gia tốc a’ = bao nhiêu? N (m1  m2 )a  (m1  m2 )g F cos  sin  T1 = 27 ,4 N Fms T2 y m2 m1 a'  g m1  m2 P1 = 2, 75 m/s2 P2 O x 2. 4- ĐỘNG LƯỢNG: 1) Định nghĩa:   p  mv  p he    n  n pi  i 1  mi vi  i 1 Đặc điểm của vectơ động lượng: - Phương: - Chiều: - Modun: p = mv - Điểm đặt: p  v 2. 4- ĐỘNG LƯỢNG: Ví dụ:...  G 2 r trọng trường 2. 2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG 4) Các lực cơ học: a) Lực hấp dẫn – trọng lực: h Gia tốc rơi tự do: Là gia tốc rơi của các vật trong  chân không, chỉ dưới tác dụng P của trọng lực  Ở sát bề mặt TĐ: M 2 g0  G 2  9,8m / s R Ở độ cao h: g phụ thuộc vào vĩ độ, cấu trúc vỏ TĐ M R2 gG  g0 2 (R  h) (R  h )2 2 .2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG 4) Các lực cơ học: b) Lực đàn hồi: • Xuất hiện khi vật. .. giới hạn 2. 2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG 4) Các lực cơ học: c) Lực ma sát: Lực ma sát động: • Xuất hiện khi vật trượt (hoặc lăn) trên mặt tiếp xúc • Ngược chiều chiều chuyển động N Fms • Tỉ lệ với áp lực của mặt tiếp xúc Fmst  t N FmsL  L N L  t  n 2. 2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG 4) Các lực cơ học: c) Lực ma sát: v a) 1 b) 2/ 5 c) 2/ 5 d)1 /25 Fc  kSv Fc  kSv2 Lực ma sát ướt (nhớt): • Xuất hiện khi vật rắn... trình ĐLH: Giải:      F  F2  P N Fms  m a (1) 1   N   F2 Chiếu (1) lên Ox: F1 F1cos + F2cos - Fms = ma (2)   Chiếu (1) lên Oy: F1sin - F2sin - P + N = 0 (3)  Fms y Vật trượt, nên Fms = N  P O (4) Giải hệ pt (2) , (3) và (4), ta được: x F (cos   sin )  F2 (cos  sin ) mg a 1 m Đáp số: F (cos   sin )  F2 (cos   sin )  mg a 1 m F2 = 0 F (cos   sin )  mg.. .2. 2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG 4) Các lực cơ học: a) Lực hấp dẫn – trọng lực: Lực hấp dẫn của một vật lên một chất điểm: dM  dF r M Fhd  G  (M) mdM r 3 r m 2. 2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG 4) Các lực cơ học: a) Lực hấp dẫn – trọng lực: m1  F21 Lưu ý: • Lực hấp dẫn giữa 2 quả m2 cầu đồng chất được tính giống như 2 chất điểm đặt  F 12 tại tâm của chúng • Một vỏ cầu đồng chất... Phân tích các lực tác dụng lên vật B2: Áp dụng phương trình cơ bản của động   lực học: F  m a (1) B3: Chiếu lên các trục toạ độ  F  ma Fx  ma x y y (2) (3) B4: Giải hệ pt và biện luận kết quả VÍ DỤ 1: Vật khối lượng m, chuyển động dưới tác dụng của lực đẩy F2 và lực kéo F1 như hình vẽ Tính gia tốc của vật, biết hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt đường là   N   F2 F1   y  Fms  P O x Phương... (hoặc bậc 2, nếu vận tốc lớn) 2. 2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG Tóm lại, về bản chất, các lực cơ học gồm: Hấp dẫn – trọng lực  Đàn hồi Ma sát khô Trượt  mm r Fhd  G 1 2 2 r r  Nghỉ Lăn  Fdh  k  Fms = µN Fms  Fgh FmsL = µLN Fgh= µnN Mm P  G 2  mg r  R  N  Fms Lưu ý đặc điểm và biểu thức định lượng của các lực 2. 3- PP ĐỘNG LỰC HỌC: Để giải bài toán ĐLH chất điểm, ta thực hiện các bước: B1: Phân . ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TPHCM BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 1 T.S Trần Ngọc Chương 2 ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM MỤC TIÊU Sau bài học này, SV phải : – Nêu được. x0 y0 w0 h0" alt="" 2. 2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG 4) Các lực cơ học: a) Lực hấp dẫn – trọng lực: Lực hấp dẫn giữa 2 chất điểm: 12 2 mm FG r  A B BA F  AB F  r 12 hd 2 m m r F G . rr  Hằng. 6,67.10 -11 Nm 2 / kg 2 2. 2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG 4) Các lực cơ học: a) Lực hấp dẫn – trọng lực: Lực hấp dẫn của một vật lên một chất điểm: dF  hd 3 (M) mdM F G .r r   r dM m M 2. 2 - LỰC