Bài giảng Vật lí đại cương - Chương 2: Động lực học

Chương 2 ĐỘNG LỰC HỌC MỤC TIÊU Sau bài học này, SV phải : –Nêu được các đ/luật Newton, các đ/lí về đlương, momen đ/lượng. • -Bản chất và đặc điểm của lực cơ học • -Vận dụng phương pháp động lực học để giải các bài tốn cơ học (cổ điển). 2.1. CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON 1. Định luật Newton I: 2. Định luật Newton II: 0a0F == →→ m F a → → = a) Khái niệm về lực: – Là số đo tác động cơ học của các đối tượng khác tác dụng vào vật. – Kí hiệu: – Đơn vị đo: (N) b) Khái niệm về khối lượng: - Là số đo mức quán tính của vật và mức độ hấp dẫn của vật đối với vật khác. - Kí hiệu: m - Đơn vị: (kg) → F 3. Định luật Newton III: 'FF →→ −= 2.2. Các lực cơ học: Yêu cầu: nắm đặc điểm và biểu thức định lượng của các lực. r r . r mm GF 2 21 hd → → −= mg r Mm GP 2 == Hấp dẫn – trọng lực Đàn hồi Ma sát →→ −= kđhF Trượt Nghỉ Lăn F ms = µN F msL = µ L N F ms  µN → R msF → → N Khối lượng thang máy khi chưa cĩ người là 850 kg. Hãy tính gia tốc thang máy và lực căng dây (bỏ qua 1 số hiệu ứng phụ) khi cĩ người ~ 1150 kg Lợi ích của rịng rọc Tính gĩc θ: a. Xe cĩ gia tốc hằng số a = 1,2 m/s2 b. Xe chuyển động vận tốc khơng đổi v = 90 km/h Xác định lực căng dây? Xác định lực căng dây? Cho m= 10 kg, µs= 0,4 và µk=0,3. Xác định lực ma sát khi FA cĩ độ lớn 0, 10, 20, 38 và 40 N? Cho m = 10 kg, µk=0,3. Xác định lực ma sát và gia tốc khi Fp cĩ độ lớn 40 N? µk=0,2. Xác định lực căng dây và gia tốc? Tính khối lượng m nếu lực trên chân là 165N Tính gia tốc vật cĩ khối lượng m trượt trên mp nghiêng 1 gĩc 300 Tính µs 2.3. PP ĐỘNG LỰC HỌC B1: Phân tích các lực tác dụng lên vật. B2: Áp dụng phương trình cơ bản: B3: Chiếu lên các trục toạ độ. B4: Giải hệ pt và biện luận kết quả. →→ = amF VÍ DỤ 1 Vật m cđ dưới td của lực kéo như hình vẽ. Tính gia tốc của vật F →  msF → x y O → P → N PT chuyển động của vật : ms P N F F ma+ + + = Chiếu Ox: -F ms + F t = ma -µN + Fcos = ma (1) Chiếu Oy : -P+ N+ F n = 0 N = mg - Fsin = 0 (2) Thế (2) vao (1) ta co : F (cos sin ) mg a m +  − = Ví dụ 2: cho cơ hệ như hình vẽ Tính gia tốc của các vật. Suy ra ĐK của m 2 để hệ đứng yên. Bỏ qua KL dây và RR, coi dây không giãn.  m 1 m 2 2P → 2T → 1P → 1T →→ N msF → x y O 5. ĐỘNG LƯỢNG: →→ = vmp → p → v * Đặc điểm của vectơ động lượng: - Phương: - Chiều: - Modun: - Điểm đặt: a) Định nghĩa:  = →→ = n 1i iih vmp ệ 5. b) Định lí về động lượng: →→ →→→ ==== Fam dt vd m dt )vm(d dt pd  →→→→ == → → 2 1 2 1 2 1 t t t t p p dtFpdtFpd 5. c) ý nghĩa động lượng, xung lượng * Động lượng: – Đặc trưng cho chuyển động về mặt ĐLH. – Đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động trong các bài toán va chạm. * Xung lượng: – Đặc trưng cho tác dụng của lực vào vật. 5. d) Định luật bảo toàn động lượng: Hệ kín thì: → = →→ == constp n 1i ihệ p Hệ như thế nào là KÍN? – Cô lập, không có ngoại lực. – Tổng các ngoại lực triệt tiêu. – Nội lực rất lớn so với ngoại lực. Chú ý: Hệ kín theo phương nào thì động lượng của hệ theo phương ấy sẽ bảo toàn. 5. e) Ưùng dụng đlbtđl * Súng giật khi bắn. * chuyển động bằng phản lực. * ... (đọc GT) Ví dụ Quả bóng nặng 300g, đập vào tường theo hướng hợp với tường một góc 60 o với vận tốc 6m/s rồi nảy ra theo hướng đối xứng với hướng tới qua pháp tuyến của mặt tường với vận tốc cũ. Tính xung lượng mà tường đã tác dụng vào bóng trong thời gian va chạm.  )vv(mppdtF 1212 t t 2 1 →→→→→ −=−= == → sinmv2v.mdtF 2 1 t t 6. MÔMEN ĐỘNG LƯỢNG:     = →→→ p,rL * Đặc điệm của vectơ mômen động lượng: - Phương: - Chiều: - Modun: - Điểm đặt: → L → p M → r O a) Định nghĩa:  = →→ = n h LL 1i iệ 6. a) Định lí về mômen động lượng: →→ →→→→ → ==    = FO/F MMF,r dt Ld Mômen lực đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực O/FM → → - Phương: - Chiều: - Độ lớn: M = Frsin - Điểm đặt: 6. b) ĐLBT mômen động lượng: “Hệ cô lập hoặc có mômen lực triệt tiêu thì mômen động lượng không đổi” * Ứng dụng: – Cđ của máy bay lên thẳng. – Vũ Bale – Cđ trong trường lực xuyên tâm 7. NG LÝ TƯƠNG ĐỐI GALILÉE * Quan điểm về k/gian, t/g trong CHCĐ:     += += == →→→ →→→ cra cra aaa vvv ''tt  Nếu a c = 0 thì: →→→→ == FFaa rar * N/ lí tđ: mọi HQC quán tính đều t đương nhau. * Đặt vấn đề: Thời gian trôi đi trong các HQC khác nhau có giống nhau không? Các hiện tượng vật lí xảy ra trong các HQC khác nhau thì có giống nhau không? * HQC quán tính: 8. LỰC QUÁN TÍNH Đặc điểm: cqt qtrcr amF FFFaaa →→ →→→→→→ −= +=−=Biểu thức: -Xuất hiện khi k/s vật trong HQC không qt . -Ngược chiều với gia tốc của HQC. 8. a) Lực quán tính li tâm: * Biểu thức: F qtlt = ma c = m2r * Đặc điểm: – Xuất hiện khi vật đặt trong HQC cđ tròn đều – Luôn hướng xa tâm qũi đạo. * Úng dụng: Ví dụ: Một sô nhỏ đựng nước được buộc vào sợi dây dài a = 40cm, rất nhẹ, không co giãn. Quay tròn đều sô nước trong mặt phẳng thẳng đứng. Tính vận tốc quay nhỏ nhất để nước không chảy ra ngoài. Giải: → P → N qtF → a g  8. b) Lực quán tính Coriolis: * Biểu thức: * Đặc điểm: – Xuất hiện khi vật chuyển động trong HQC chuyển động quay. – Phụ thuộc vào vận tốc của vật. * Ứng dụng:     = →→→ ,vm2F rC