Bài giảng môn vật lý 1

TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BỘ MÔN VẬT LÝ MÔN VẬT LÝ I GIẢNG VIÊN: Isaac Newton (1642 - 1727) CHƢƠNG ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM NỘI DUNG CHÍNH 3.1 Các khái niệm 3.2 Vị trí quỹ đạo chất điểm 3.3 Vectơ vận tốc chất điểm 3.4 Vectơ gia tốc chất điểm 3.5 Chuyển động với gia tốc không đổi 3.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Chất điểm (m) Thái Bình • Hà Nội 120.000 (m) • + ĐN Là vật có kích thước nhỏ so với khoảng cách mà khảo sát Hệ quy chiếu + Vật làm mốc (thường vật đứng im) + Một hệ trục tọa độ có gốc tọa độ gắn với vật mốc + Một đồng hồ đo thời gian 3.2 VỊ TRÍ VÀ QUỸ ĐẠO CỦA CHẤT ĐIỂM y Vị trí chất điểm + Dùng tọa độ P(x,y,z) + Dùng vectơ vị trí:  r  xiˆ  yˆj  zkˆ  P r x z Chuyển động chất điểm + ĐN Là thay đổi vị trí tương đối CĐ khơng gian + Phƣơng trình CĐ Là PT mơ tả vị trí CĐ thời điểm - Mô tả theo vectơ:   r  r (t ) - Mô tả theo tọa độ x = x(t)  ˆ ˆ r  ( t ) i  (  t )j + VD: y = y(t) x = 5t; y = -5t2; z = z = z(t) Quỹ đạo chuyển động + ĐN Là đường nối tất vị trí chất điểm khơng gian q trình chuyển động y P   r2 + PT quỹ đạo Biểu diễn mối liên hệ tọa độ CĐ trình chuyển động f(x,y,z) = y = f(x,z) Vectơ dịch chuyển (độ dời)  r1  r P z + ĐN Véc tơ nối điểm đầu cuối trình dịch chuyển    r  r2  r1 + Độ lớn (trong hệ trục tọa độ Đề các) r  ( x2  x1)2  ( y2  y1)2  ( z2  z1)2 x VD Trong mặt phẳng Oxy, chất điểm nằm vị trí P(30, 40), tọa độ tính theo đơn vị cm Biểu diễn vị trí chất điểm dạng véc-tơ, tìm khoảng cách từ gốc tọa độ đến chất điểm Hƣớng dẫn + Tọa độ chất điểm: x = 30 cm, y = 40 cm + Véc-tơ vị trí: r  xiˆ  yjˆ  30iˆ  40 ˆj (cm) + Khoảng cách từ gốc tọa độ đến chất điểm: r  x  y  302  402  50 cm Ngƣời chiến thắng ngƣời bơi nhanh Đại lƣợng đặc trƣng cho nhanh, chậm CĐ? 3.3 VECTƠ VẬN TỐC Vận tốc trung bình + Biểu thức     r r2  r1 vav   t t2  t1 + Hƣớng: Cùng hƣớng với độ dịch chuyển + Độ lớn: vav + Đơn vị: m/s r  t Vận tốc trung bình hệ tọa độ Đề-Các vav x x2  x1  t2  t1 vav y y2  y1  t2  t1 vav z z2  z1  t2  t1 Độ lớn vận tốc trung bình vav  v av  x v Chú ý: - Tốc độ trung bình av  y v av  z S v t - Tốc độ trung bình thường khác với vận tốc trung bình Vận tốc tức thời + YN Đặc trưng cho chuyển động chất điểm phương, chiều, nhanh chậm thời điểm + Biểu thức:    r dr v  lim  t 0 t dt + Đặc điểm: - Hƣớng: Có phương tiếp tuyến quỹ đạo có chiều chiều chuyển động chất điểm thời điểm - Độ lớn (Tốc độ): - Đơn vị (m/s)   dr v v  dt Các hạn chế định luật I nhiệt động lực học a) Hạn chế Định luật I nhiệt động học không rõ chiều diễn biến trình nhiệt động b) Hạn chế Định luật I nhiệt động học đề cập đến tương đương W Q Trong thực tế W chuyển hố hồn tồn thành Q Q nhận vào khơng thể chuyển hoàn toàn thành W c) Hạn chế Định luật I chưa đề cập đến vấn đề chất lượng nhiệt Trong thực tế Q lấy nguồn có nhiệt độ khác có khả sinh W khác Động nhiệt - Động nhiệt thiết bị chuyển phần Q thành công W - Cấu tạo + chất công tác + nguồn nhiệt có nhiệt độ khác + phận phát động (pitông, tua bin),… - Nguyên tắc hoạt động: + Một chu trình, theo chiều kim đồng hồ + Chất cơng tác nhận nhiệt QH từ nguồn nóng TH + Chất công tác nhả nhiệt QC cho nguồn lạnh TC  Hiệu suất động nhiệt: QC QC W e  1  1 1 QH QH QH (1) VD1 Động nhận 16 (g) khí oxi làm CCT, trạng thái có nhiệt độ 96,21 (K) hơ nóng đẳng tích đến trạng thái có nhiệt độ 577,26 (K), sau dãn đoạn nhiệt đến trạng thái có nhiệt độ 346,00 (K), cuối nén đẳng áp trạng thái ban đầu a) Vẽ đồ thị biểu diễn biến đổi chất khí b) Tính cơng, nhiệt mà chất khí trao đổi q trình c) Tính hiệu suất chu trình VD2 mol KLT có i = trạng thái có nhiệt độ 270C, áp suất p1, thể tích V1 dãn đoạn nhiệt đến trạng thái tích gấp lần lúc đầu, sau thực hiên trình đẳng nhiệt trạng thái cuối biến đổi đẳng tích trạng thái ban đầu a) Vẽ đồ thị biểu diễn biến đổi chu trình b) Tính cơng, nhiệt BT nội QT c) Tính hiệu suất chu trình Định luật II nhiệt động lực học Phát biểu 1: Trong chu trình, chất cơng tác động nhiệt khơng thể chuyển hóa hồn tồn nhiệt lượng nhận thành cơng học Phát biểu 2: Nhiệt tự động truyền từ vật lạnh sang vật nóng Phát biểu 3: Khơng thể chế tạo động nhiệt có hiệu suất Chu trình Carnot Là chu trình gồm hai trình đẳng nhiệt thuận nghịch xen kẽ hai trình đoạn nhiệt thuận nghịch + QT 1-2: qt giãn nở đẳng nhiệt nhiệt độ TH, nhận nhiệt QH + QT 2-3: qt giãn đoạn nhiệt → TC p p1 C (2) Q23 = Q41 = (3) (4) C + QT 4-1: qt nén đoạn nhiệt để quay trở O trạng thái ban đầu TH = const p2 + QT 3-4: qt nén đẳng nhiệt nhiệt độ p4 p3 T toả Q cho nguồn lạnh T C (1) TC = const V1 V4 V2 V3 V Hiệu suất động Carnot QC W e  1 1 QH QH Với chất công tác khí lý tưởng hiệu suất động là: QC TC TH  TC eCarnot   1   QH TH TH (2) Hiệu suất phụ thuộc vào nhiệt độ hai nguồn nhiệt, không phụ thuộc cách chế tạo động tính chất chất công tác Các nhận xét rút từ chu trình Carnot QC TC W e  eCarnot 1  1  QH QH TH Muốn tăng hiệu suất động cơ: + Tăng TH + Giảm TC Nhiệt nhận vào khơng thể biến hồn tồn thành cơng: Vì TC  K, TH  ∞ Do e < nên W < QH VD Động nhận 0,8.10-3 (kg) khí hiđrơ thực chu trình từ trạng thái có áp suất p1 = (atm), thể tích V1 = 10 (lít), nén đẳng nhiệt đến trạng thái có áp suất p2 = 10 (atm), sau dãn đẳng áp đến trạng thái cuối biến đổi đoạn nhiệt trạng thái ban đầu a Vẽ dạng đồ thị biến đổi khối khí hệ trục OpV b Xác định thông số trạng thái trạng thái 1, 2, c Tính hiệu suất động VD4 Động nhận (g) KLT lưỡng nguyên tử (có M =32 g) áp suất (atm), thể tích 5,51 (lit) làm chất cơng tác Khối khí hơ nóng đẳng tích đến áp suất (atm), sau biến đổi đoạn nhiệt đến trạng thái cuối biến đổi đẳng áp trạng thái ban đầu a Vẽ đồ thị biểu diễn chu trình b Tính nhiệt độ, áp suất, thể tích trạng thái c Tính cơng, nhiệt độ BT nội trình Một máy nước có cơng suất 25 kW, nhiệt độ nguồn nóng t1 = 220 0C, nguồn lạnh t2 = 62 0C Biết hiệu suất động 2/3 lần hiệu suất động Carnot hoạt động ứng với nhiệt độ Nhiệt lượng cung cấp cho động thời gian là: A 2,14.109 J B 5,95.105 J C 3,91.105 J D 6,25.108 J Hiệu suất động nhiệt 60%, nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng 10 kJ, động nhiệt thực công A 16,67 kJ B 6000 J C 3000 J D 8,33 kJ Một động nhiệt hoạt động hai nguồn nhiệt có nhiệt độ 30°C 1200°C Hiệu suất lớn động A 79,4 % B 20,6 % C 97,5 % D 0,97 % Một động Carnot làm việc hai nguồn nhiệt có nhiệt độ chênh lệch 300°C Biết hiệu suất động 40%, tính nhiệt độ nguồn lạnh: A 750 K B 750°C C 450 K D 450 °C 0,5 mol khí lý tưởng trạng thái có áp suất atm, thể tích 10 lít nén đẳng áp đến trạng thái tích lít Sau đó, hệ nung nóng đẳng tích đến trạng thái có nhiệt độ nhiệt độ ban đầu Cuối cùng, hệ biến đổi đẳng nhiệt trạng thái ban đầu Nhiệt độ hệ cuối trình đẳng áp là: A 208 K B 481 K C 240,5 K D 240 C ... Bộ mơn Vật lý MƠN VẬT LÝ BÀI GIẢNG CHƯƠNG Giảng viên 31/ 07/2020 Công động CHƯƠNG 6: CÔNG VÀ ĐỘNG NĂNG 6 .1 Công lực 6.2 Động 6.3 Định lý công – động 6.4 Công suất 31/ 07/2020 Công động 6 .1 CƠNG... Nếu ф = π/2 W = 31/ 07/2020 Công động   s  F   F   VD 6 .1: Vật chịu tác dụng lực F  (10 0N )iˆ  (40N ) ˆj  Độ dời vật s  (14 m)iˆ  (11 m) ˆj Tính cơng lực tác dụng lên vật Hướng dẫn -... cos53o  10 .10 .10 .0,6  600 ( J ) + Công lực ma sát: f ms  n  m g cos37o  0 ,1. 10 .10 .0,8  ( N )   Wms  f ms s cos( f ms , s )  8 .10 cos180o   80 ( J ) + Công tổng cộng: 31/ 07/2020