2.1.1.1 Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của một chất điểm - Lực là đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác, kết quả là truyền gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng.
- Đường thẳng mang vectơ lực gọi là giá của lực
- Hai lực cân bằng là hai lực cùng đặt vào vật và có cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều
- Tổng hợp lực là thay thế nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như toàn bộ các lực ấy.
- Qui tắc hình bình hành: Nếu hai lực đồng quy được biểu diễn về độ lớn và về hướng bằng hai cạnh của một hình bình hành vẽ từ điểm đồng quy, thì hợp lực của chúng được biểu diễn về độ lớn và về hướng bằng đường chéo của hình bình hành đó
- Điều kiện cân bằng của chất điểm: Một chất điểm cân bằng khi tổng các lực tác dụng lên nó cân bằng không.
1 2 .... 0
F F F
- Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như lực ấy.
- Phân tích một lực thành hai lực thành phần đồng quy phải tuân theo quy tắc hình bình hành.
2.1.1.2 Ba định luật Niu-tơn
- Định luật I Niu-tơn: Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không, thì vật đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.
- Quán tính: Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn.
- Định luật II Niu-tơn: Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật
a F hay F ma m
- Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.
- Khối lượng có tính chất cộng: Khi nhiều vật được ghép lại thành một hệ vật thì khối lượng của hệ bằng tổng khối lượng của các vật đó
- Áp dụng định luật II Niu-tơn vào trường hợp vật rơi tự do ta tìm được biểu thức của trọng lực: P mg
- Định luật III Niu-tơn: Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này khác điểm đặt, cùng giá, ngược chiều và cùng độ lớn.
BA AB
F F
2.1.1.3 Lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn
- Lực hấp dẫn: Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn.
- Định luật vạn vật hấp dẫn: Lực hấp đẫn giữa hai chất điểm bất kỳ tỉ lệ
thuận với tích hai khối lượng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. 1 2 2 hd m m F G r G là hằng số hấp dẫn, có giá trị bằng 2 11 2 6, 67.10 Nm kg - Trọng lực của một vật là lực hấp dẫn Trái Đất và vật đó. - Trọng tâm của vật là điểm đặt của trọng lực của vật đó.
2.1.1.4.Lực đàn hồi lò xo. Định luật Húc
- Lực đàn hồi xuất hiện ở cả hai đầu lò xo và tác dụng vào các vật làm nó biến dạng. Khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng vào trong lò xo, còn khi bị nén, lực đàn hồi của lò xo hướng ra ngoài.
- Hướng của lực đàn hồi ngược với hướng của ngoại lực gây biến dạng. Cụ thể, khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng theo trục của lò xo vào phía trong; còn khi bị nén, lực đàn hồi hướng theo trục của lò xo ra phía ngoài
- Định luật Húc: Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo: Fdh k l
k: độ cứng của lò xo, đơn vị N
m . 0
l l l
: độ biến dạng của lò xo.
- Đối với dây cao su, dây thép lực đàn hồi gọi là lực căng.
- Đối với các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau, lực đàn hồi gọi là áp lực hay lực pháp tuyến.
2.1.1.5 Lực ma sát
- Lực ma sát trượt: Không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật; Tỉ lệ với độ lớn của áp lực; Phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.
- Hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của lực ma sát trượt và độ lớn của lực của áp lực được gọi là hệ số ma sát trượt, kí hiệu là μt
ms t
F N
- Lực ma sát nghỉ: Xuất hiện khi một vật nằm yên trên bề mặt vật khác; Không có hướng nhất định. Hướng của nó ngược với hướng của lực tác dụng; Không có độ lớn nhất định. Độ lớn của nó bằng với độ lớn của lực tác dụng; Có độ lớn cực đại. Lực ma sát nghỉ cực đại lớn hơn lực ma sát trượt; Lực ma sát nghỉ cực đại xấp xỉ bằng lực ma sát trượt và có thể dùng công thức tính lực ma sát trượt để tính lực ma sát nghỉ cực đại.
- Lực ma sát lăn: Xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi một vật lăn trên mặt một vật khác; Có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của áp lực; Hệ số ma sát lăn nhỏ hơn hệ số ma sát trượt hàng chục lần.
2.1.1.6. Lực hướng tâm
- Lực (hay hợp lực của các lực) tác dụng vào một vật chuyển động tròn và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm.
- Công thức của lực hướng tâm:
2 2 ht mv F m r r 2.1.1.7. Chuyển động ném ngang
- Chuyển động ném ngang có thể phân tích thành hai chuyển động thành phần của hình chiếu của vật theo hai trục tọa độ (gốc O tại vị trí ném, trục 0x hướng theo vectơ vận tốc đầuv0, trục 0y hướng theo vectơ trọng lựcP).
- Chuyển động thành phần theo trục 0x là chuyển động thẳng đều với các phương trình: ax = 0 vx = vo x = vot - Chuyển động thành phần theo trục 0y là chuyển động rơi tự do với các phương trình: ay = g vy = gt 2 1 2 y gt
- Từ hai chuyển động thành phần ấy, ta suy ra được chuyển động thực của vật như:
+ Qũy đạo của chuyển động ném ngang có dạng parabol.
+ Thời gian chuyển động bằng thời gian rơi tự do của vật được thả từ cùng độ cao:
2h t
g
+ Tầm ném xa: max 0 0 2h L x v t v g