Chương 3 Cơ học vật rắn

CHƯƠNG 3: CƠ HỌC VẬT RẮN Nội dung chính I- KHÁI NIỆM VẬT RẮN II – CÁC DẠNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN III - MÔMEN LỰC. MÔMEN QUÁN TÍNH IV - PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA CHUYỂN ĐỘNG QUAY VẬT RẮN V – MÔMEN ĐỘNG LƯỢNG. ĐỊNH LUÂT BẢO TOÀN MÔMEN ĐỘNG LƯỢNG Vật rắn là một hệ chất điểm trong đó khoảng cách giữa các chất điểm không đổi. I. Khái niệm vật rắn 1. Chuyển động tịnh tiến - Theo định luật II Newton ta có: (1.1) Khi vật rắn chuyển động tịnh tiến thì mọi chất điểm của vật rắn có cùng vectơ vận tốc và cùng vectơ gia tốc. * Đặc điểm: Ví dụ về chuyển động tịnh tiến: t1 t2 t3 Chuyển động của chiếc bè trôi sông là chuyển động tịnh tiến. Chuyển động của các toa trên chiếc đu quay là chuyển động tịnh tiến. Chuyển động của ô tô trên đoạn đường thẳng là chuyển động tịnh tiến. m Chuyển động rơi tự do là chuyển động tịnh tiến. Vật trượt trên mặt phẳng nghiêng là chuyển động tịnh tiến. 2. Chuyển động quay quanh một trục cố định * Đặc điểm: Trong cùng một khoảng thời gian, mọi chất điểm của vật rắn đều quay được cùng một góc θ. Vectơ vận tốc thẳng và vectơ gia tốc tiếp tuyến của một chất điểm bất kỳ của vật rắn cách trục quay một khoảng r được xác định như sau: Ví dụ về chuyển động quay quanh một trục cố định: III. Mômen lực. Mômen quán tính Mômen lực a. Lực gây ra chuyển động quay Nhận xét : b. Mômen lực đối với trục quay 2. Mômen quán tính a. Định nghĩa Mômen quán tính của vật được cấu tạo từ n phần tử nhỏ là: Mômen quán tính của vật rắn có khối lượng phân bố liên tục: b. Mômen quán tính của một số vật rắn đơn giản Với thanh thẳng đồng nhất, chiều dài l, khối lượng m: R Với vành tròn đồng nhất, bán kính R, khối lượng m: Với đĩa đặc tròn đồng nhất, bán kính R, khối lượng m: R Với hình cầu đặc đồng nhất, bán kínhR, khối lượng m: R Với hình cầu rỗng đồng nhất, bán kính R, khối lượng m: Mômen quán tính đối với một trục bất kỳ không qua khối tâm: ( Định lý Steiner - Huyghens) IV. Phương trình cơ bản của vật rắn quay quanh một trục cố định Trong đó: I : Mômen quán tính của vật rắn đối với trục quay V. Mômen động lượng. Định luật bảo toàn mômen động lượng 1. Mômen động lượng a. Định nghĩa Trong đó: I : Mômen quán tính của vật rắn đối với trục quay  Là đại lượng động học đặc trưng cho chuyển động quay của vật rắn quanh một trục, kí hiệu là L và được cho bởi công thức tính: Đơn vị tính :(kg.m2/s) b. Định lý biến thiên mômen động lượng Từ phương trình cơ bản của chuyển động quay: Phương trình (*) là nội dung định luật biến thiên mômen động lượng: “ Đạo hàm theo thời gian của mômen động lượng của vật rắn quay quanh trục đối bằng tổng hợp các mômen ngoại lực tác dụng lên vật.” 2. Định luật bảo toàn mômen động lượng Nếu tổng hợp mômen ngoại lực tác dụng lên vật rắn quay quanh một trục bằng không thì mômen động lượng của vật rắn được bảo toàn. thì có nghĩa là: ứng dụng của mômen động lượng Thí nghiệm Một người cầm hai quả tạ nặng đứng trên ghế Giu-kốp-ski đang quay đều. Nếu người đó dang tay ra thì mômen quán tính của người và ghế tăng lên do đó ghế sẽ quay chậm lại. Ngược lại, nếu người đó co tay lại, mômen quán tính của hệ giảm xuống thì ghế quay nhanh lên. video CHÂN THÀNH CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE