HUTECH bai giang co hoc 2 official

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN  Khái niệm lực: Lực đại lượng vật lý đặc trưng cho tác dụng vật vào vật khác  Khái niệm khối lượng : Quán tính tính chất bảo toàn vận tốc ban đầu vật Khối lượng đại lượng đặc trưng cho mức quán tính vật Khối lượng số đo mức quán tính, mức lượng vật mức hấp dẫn vật vật khác CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON  Định luật Newton thứ 1: Nếu vật không chịu tác dụng vật khác tìm hệ qui chiếu mà hệ đó, gia tốc vật không Trong hệ qui chiếu quán tính: Nếu lực tác dụng vào vật đứng yên (nếu đứng yên) chuyển động thẳng (nếu chuyển động) Trạng thái đứng yên hay chuyển động thẳng vật gọi trạng thái cân CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON  Định luật Newton thứ 2: Trong hệ qui chiếu quán tính, gia tốc vật tỉ lệ thuận với lực tác dụng lên tỉ lệ nghịch với khối lượng  F a m  Nếu vật chịu tác dụng nhiều lực lực thành phần hợp lực CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON  Định luật Newton thứ 3:  Khi vật A tác dụng vào vật B lực F vật B tác dụng ngược  trở lại vật A lực F ' Hai lực tồn đồng thời,  độ lớn, giá ngược chiều: Newton video  F  F' CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON  Phương trình động lực học chất điểm Nó diễn tả mối quan hệ lực tác dụng (nguyên nhân) gia tốc vật (kết quả) toán thuận: xác định tính chất chuyển động vật biết lực tác dụng vào vật toán ngược: tìm nguyên nhân gây nên tính chất chuyển động vật biết trước tính chất chuyển động vật CÁC LỰC CƠ HỌC Lực hấp dẫn – Trọng lực Định luật hấp dẫn: Hai chất điểm hút lực gọi lực hấp dẫn Lực tỉ lệ thuận với tích khối lượng chúng tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng  Vật thể Mặt Trời – Trái Đất m1 (kg) 2.1030 m2 (kg) 6.1024 r (m) 1,5.1011 Fhd (N) 3,6.1022 Mặt Trời – Sao Thủy 2.1030 3,3.1023 5,8.1010 1,3.1022 Trái Đất – Mặt Trăng 6.1024 7,4.1022 3,8.108 2.1020 Trái Đất – Người 6.1024 60 6,37.106 600 60 60 2,4.10 – Người – Người G = 6,68.10 – 11 (Nm2/kg2) số hấp dẫn r khoảng cách hai chất điểm CÁC LỰC CƠ HỌC  Trọng lực, trọng lượng – gia tốc rơi tự trọng lực lực hút Trái Đất tác dụng lên vật, có tính đến ảnh hưởng chuyển động quay quanh trục Trái Đất Độ lớn P trọng lực gọi trọng lượng vật ta có gia tốc trọng trường (gia tốc rơi tự do): Vì ảnh hưởng lực quán tính li tâm nhỏ, nên với M khối lượng Trái Đất, r khoảng cách từ tâm Trái Đất tới vật CÁC LỰC CƠ HỌC  Lực đàn hồi Khi ngoại lực tác dụng làm vật biến dạng thân vật xuất lực chống lại biến dạng  lực đàn hồi Lực đàn hồi tuân theo định luật Hooke: giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng Trong k: hệ số đàn hồi, hay độ cứng vật, đơn vị đo niutơn mét (N/m);   : độ biến dạng vật, đơn vị đo mét (m); dấu “ – “ chứng tỏ lực đàn hồi ngược chiều với chiều biến dạng CÁC LỰC CƠ HỌC  Độ cứng k vật phụ thuộc vào chiều dài l, tiết diện ngang S chất vật liệu làm  E modun đàn hồi, hay suất Young, đặc trưng cho vật liệu  Với loại vật liệu tiết diện ngang, vật ngắn cứng Vật liệu Suất Young E (N/m2) Vật liệu Suất Young E (N/m2) Đồng (0,82 – 1,03).1011 Cao su (1,5 – 8).106 Nhôm (6,3 – 7).1010 Đá vôi 3,5.1010 Thép (1,7 – 2,1).1011 Gang (1,1 – 1,5).1011 Niken 2,4.1011 Bêtông (1,5 – 4).1010 NGUYÊN LÝ TƯƠNG ĐỐI GALILÉE  Tổng hợp vận tốc, gia tốc theo quan điểm cổ điển Lấy đạo hàm NGUYÊN LÝ TƯƠNG ĐỐI GALILÉE Lấy đạo hàm Với hệ quy chiếu quán tính, ac =  aa = ar mọi hệ quy chiếu tương đương Các tượng học xảy giống hệ quy chiếu quán tính NGUYÊN LÝ TƯƠNG ĐỐI GALILÉE  a) b) c) Ví dụ: Dòng nước chảy với vận tốc tốc u = km/h Vận tốc đò so với dòng nước v = 12 km/h Tình vận tốc đò so với bờ sông trường hợp sau: Đò xuôi dòng Đò ngược dòng Đò sang ngang NGUYÊN LÝ TƯƠNG ĐỐI GALILÉE Giải NGUYÊN LÝ TƯƠNG ĐỐI GALILÉE LỰC QUÁN TÍNH Xét chuyển động vật hệ qui chiếu phi quán tính (O’) chuyển động có gia tốc quán tính (O) hệ qui chiếu tổng lực học tác dụng lên chất điểm lực quán tính tác dụng lên chất điểm Lực quán tính phương ngược chiều với gia tốc hệ qui chiếu phi quán tính Đó lí xe bus thắng gấp hành khách xe bị nhào phía trước; xe bus tăng tốc hành khách bị bật ngửa phía sau; xe bus quẹo trái hành khách bị nghiêng sang bên phải LỰC QUÁN TÍNH  Hiện tượng tăng giảm trọng lượng biểu kiến Khi vật đứng yên hệ qui chiếukhông quán tính, lực thông thường, vật chịu tác dụng lực quán tính F qt  Trọng lực biểu kiến   P '  P  F qt độ lớn P’ gọi trọng lượng biểu kiến vật  Xét người đứng thang máy chuyển động với gia tốc  ac  Ngoài trọng lực P , phản lực N sàn thang máy, người chịu tác dụng thêm lực quán tính   F qt   m a c LỰC QUÁN TÍNH Trọng lực biểu kiến người        P'  P  Fqt  m g  m a c  m(g  a c )  Khi thang máy lên nhanh dần xuống chậm dần vectơ  hướng lên ngược chiều với ac P’ = m(g + ac) > mg g người đè lên sàn thang máy lực lớn trọng lượng bình thường người Khi thang máy lên chậm dần xuống nhanh dần vectơ P’ = m(g – ac ) < mg hướng xuống chiều với  g  ac người đè lên sàn thang máy lực nhỏ trọng lượng bình thường người Đặc biệt, gia tốc ac thang máy gia tốc g P’ = 0, nghĩa người hoàn toàn không đè lên sàn thang máy Ta gọi trạng thái phi trọng lượng hay trọng lượng biểu kiến LỰC QUÁN TÍNH Hệ quy chiếu học cổ điển phân hai loại, hệ quy chiếu quán tính hệ quy chiếu phi quán tính Hệ quy chiếu quán tính định nghĩa hệ quy chiếu không xuất lực quán tính (Có định nghĩa khác: Hệ quy chiếu quán tính hệ quy chiếu mà chuyển động hạt tự (hạt không chịu tác động lực nào) chuyển động thẳng đều.) Điều có nghĩa lực tác động lên vật thể hệ quy chiếu quy lực Theo định luật thứ Newton không bao hàm lực quán tính, vật hệ quy chiếu quán tính giữ nguyên trạng thái đứng yên hay chuyển động thẳng tổng lực tác dụng lên vật không Tương tự định luật thứ hai Newton hay định luật học khác, bao hàm lực bản, hệ quy chiếu quán tính, nơi lực quán tính Hệ quy chiếu phi quán tính hệ quy chiếu có xuất lực quán tính Trong học cổ điển, chúng hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc so với hệ quy chiếu quán tính Trong hệ quy chiếu dạng định luật học cổ điển chứa lực thay đổi so với hệ quy chiếu quán tính, có thêm lực quán tính Các định luật học bao gồm lực quán tính không cần thay đổi Trong học cổ điển, hệ quy chiếu chuyển động gia tốc (thẳng đứng yên) so với hệ quy chiếu quán tính khác hệ quy chiếu quán tính Nguyên lý Galileo phát biểu học cổ điển coi tượng học xảy hệ quy chiếu quán tính Sau Albert Einstein mở rộng tính chất cho tất trình vật lý xảy hệ quy chiếu quán tính (lý thuyết tương đối hẹp) rộng trình vật lý xảy hệ quy chiếu (lý thuyết tương đối rộng) Trong thực tế hệ quy chiếu gắn với vật thể hệ quy chiếu quán tính hoàn toàn vật thể chuyển động có gia tốc so với Hệ quy chiếu gắn với Trái Đất hệ quy chiếu quán tính thực Ví dụ, trọng lượng biểu kiến vật Trái Đất thay đổi chuyển động quay Trái Đất Thông thường vật xích đạo nhẹ vật hai cực 0.35%, lực ly tâm hệ quy chiếu quay bề mặt Trái Đất xích đạo Tuy nhiên, ta xem hệ quy chiếu gần quán tính lực quán tính nhỏ so với lực khác LỰC QUÁN TÍNH  Lực quán tính Xét hệ qui chiếu (O’) chuyển động quay tròn với tốc độ góc  so với hệ qui chiếu quán tính (O) Khi đó, điểm (O’) có gia tốc an = 2r hướng vào tâm quĩ đạo Nếu xét vật đứng yên  hệ (O’)thì  lực thông thường, vật chịu tác dụng thêm lực quán tính Fqt mac man , hướng xa tâm quĩ đạo nên gọi lực quán tính li tâm Vậy, đặc điểm lực quán tính li tâm là: - Xuất khảo sát vật hệ qui chiếu quay hệ qui chiếu quán tính - Luôn hướng xa tâm quay Có độ lớn: Fqtlt = m2r Do chuyển động tự quay quanh trục Trái Đất mà vật mặt đất bị tác dụng lực quán tính li tâm LỰC QUÁN TÍNH  Ví dụ Một người quay xô nước nhỏ mặt phẳng thẳng đứng Tính vận tốc quay tối thiểu để nước xô không chảy ngoài, cho biết bán kính quĩ đạo xô nước 40cm LỰC QUÁN TÍNH  Ứng dụng: LỰC QUÁN TÍNH  Lực quán tính Coriolis Khi vật chuyển động hệ qui chiếu quay, lực quán tính li tâm, vật chịu tác dụng lực quán tính Coriolis Xét đĩa nằm ngang quay quanh trục thẳng đứng qua tâm đĩa với vận tốc góc  Trên đĩa, ta vẽ bán kính OA cho bi lăn theo hướng OA với vận tốc v’ so với đĩa Nếu đĩa không quay bi chuyển động dọc theo đường OA Nhưng đĩa quay theo ngược chiều kim đồng hồ, bi chuyển động theo đường cong OB Điều chứng tỏ bi bị tác dụng môt lực làm thay đổi hướng vận tốc Lực không hướng xa tâm O nên lực quán tính li tâm, gọi lực quán tính Coriolis LỰC QUÁN TÍNH Lực Coriolis có biểu thức tính LỰC QUÁN TÍNH Coriolis video ... (kg) 2. 1030 m2 (kg) 6.1 024 r (m) 1,5.1011 Fhd (N) 3,6.1 022 Mặt Trời – Sao Thủy 2. 1030 3,3.1 023 5,8.1010 1,3.1 022 Trái Đất – Mặt Trăng 6.1 024 7,4.1 022 3,8.108 2. 1 020 Trái Đất – Người 6.1 024 60... Suất Young E (N/m2) Vật liệu Suất Young E (N/m2) Đồng (0, 82 – 1,03).1011 Cao su (1,5 – 8).106 Nhôm (6,3 – 7).1010 Đá vôi 3,5.1010 Thép (1,7 – 2, 1).1011 Gang (1,1 – 1,5).1011 Niken 2, 4.1011 Bêtông... 6.1 024 7,4.1 022 3,8.108 2. 1 020 Trái Đất – Người 6.1 024 60 6,37.106 600 60 60 2, 4.10 – Người – Người G = 6,68.10 – 11 (Nm2/kg2) số hấp dẫn r khoảng cách hai chất điểm CÁC LỰC CƠ HỌC  Trọng lực, trọng