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

Nội dung text: Bài giảng Vật lí đại cương - Chương 2: Động lực học chất điểm

1. 2.1. Các định luật Newton N 2.2. Các lực cơ học A B P1 2.3. Phương pháp động lực học P B P2 P A 2.4. Động lượng và xung lượng 2.5. Mômen động lượng-Mô men lực 2.6. Nguyên lý tương đối Galilée-Lực quán tính LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
2. 2.1. Các định luật Newton Định luật I: (Định luật quán tính) Một vật . sẽ chuyển động. (Vật cô lập là vật không chịu tác dụng từ bên ngoài Isaac Newton Quán tính là tính trạng thái chuyển động của vật) (1642-1727) Định luật II: Gia tốc mà vật thu được tỉ lệ . với lực tác dụng và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật. a - PT Cơ bản của động lực học: F Định luật III: Nếu A tác dụng lên B một lực F thì B cũng sẽ tác dụng trở lại A một lực F ' cùng độ lớn, cùng phương, ngược chiều với F . LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
3. 2.2. Các lực cơ học CÁC LỰC CƠ HỌC THƢỜNG GẶP mm  Lực hấp dẫn: FG 12 G = 6,67.10-11 (Nm2/kg2) hd r2  Trọng lực: P mg Trọng lượng: P = mg  Lực ma sát trượt: Fms kN (k: hệ số ma sát)  Lực đàn hồi: F kx (k: độ cứng) mv2  Lực hướng tâm và ly tâm: F ma ht ht r (Flt là phản lực của lực hướng tâm) LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
4. 2.2. Các lực cơ học R Đặc điểm của một số lực cơ học: N  Phản lực và lực ma sát F fms R fms N P N : phản lực pháp tuyến phụ thuộc vào bản chất và tính chất của fms các mặt tiếp xúc không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc. LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
5. 2.2. Các lực cơ học Đặc điểm của một số lực cơ học:  Lực căng dây Tại mỗi điểm của dây sẽ xuất hiện những lực và phản lực:  Lực trong chuyển động cong M at a atn a an ma matn ma a FFF tn Ft : Lực . Fn F ht ma ht Fn : Lực LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
6. 2.3. Phƣơng pháp động lực học Phƣơng pháp giải bài toán động lực học  Bƣớc 1: Vẽ hình và xác định các lực tác dụng  Bƣớc 2: Áp dụng phương trình định luật II Newton cho từng vật và cho cả hệ. F vât.A Fhê.  Bƣớc 3: Chiếu từng phương trình lên hướng chuyển động của từng vật và của cả hệ.  Bƣớc 4: Giải phương trình hoặc hệ phương trình để tính các đại lượng cần tìm. LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
7. 2.3. Phƣơng pháp động lực học Áp dụng Xác định gia tốc chuyển động và sức căng của dây kéo của hệ hai vật A, B như hình vẽ (dây không giãn, khối lượng dây và ròng rọc không đáng kể, ma sát của vật A so với mặt phẳng nghiêng không đáng kể) A B LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
8. 2.3. Phƣơng pháp động lực học Fvât.A m vât.A a vât.A A B Fhê. m hê. a hê. PA TT'TT' LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
9. 2.4. Động lƣợng và xung lƣợng Thiết lập các định lý về động lƣợng  Động lƣợng của chất điểm: p m.v (kgm/s) chuyển động về mặt động lực học đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động trong va chạm  Định lý về động lƣợng dv d(m.v) dp F m.a m. dt dt dt dp Định lý 1 F dt “Đạo hàm động lượng của một chất điểm đối với thời gian có giá trịbằng lực tác dụng lên chất điểm.” LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
10. 2.4. Động lƣợng và xung lƣợng pt dp 22 Định lý 2 F  dp Fdt  dp Fdt dt pt11 F const  p21 p F t của lực  p F t “Độ biến thiên động lượng của chất điểm trong một khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng lực tác dụng lên chất điểm trong khoảng thời gian đó.” Xung lƣợng của một lực trong một khoảng thời gian đặc trƣng cho tác dụng của lực trong khoảng thời gian đó. LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
11. 2.4. Động lƣợng và xung lƣợng Định luật bảo toàn động lƣợng dp F  p dt “Tổng động lƣợng của một hệ cô lập luôn đƣợc bảo toàn” p p1 p 2 p n Áp dụng  Giải thích hiện tƣợng súng khi bắn  Xét chuyển động của các vật nhờ .  Xét chuyển động của các vật sau . LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
12. 2.4. Động lƣợng và xung lƣợng  Giải thích hiện tƣợng súng giật lùi khi bắn _ Nếu bỏ qua ma sát thì tổng hợp các ngoại lực tác dụng lên hệ (gồm súng và đạn) theo phương ngang bằng không. Tổng động lượng của hệ theo phương ngang được bảo toàn. pphê_truoc.khi.ban hê_sau.khi.ban LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
13. 2.5. Mômen động lƣợng - Mômen lực Mômen động lƣợng Mômen động lượng của chất điểm chuyển động so với một điểm o r L r p (kgm2/s) M Định lý về momen động lƣợng p m.v L dp dp d(r p) F r r F rF dt dt dt Định lý: “Đạo hàm theo thời gian của momen dL M động lượng của một chất điểm chuyển động bằng dt tổng momen lực tác dụng lên chất điểm.” LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
14. 2.5. Mômen động lƣợng - Mômen lực Mômen động lƣợng trong chuyển động tròn L r p r mv m.r  r L  mr2 r M P m.v  L  I. L Định luật bảo toàn momen động lƣợng dL M  L dt LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
15. 2.5. Mômen động lƣợng- Mômen lực L I.  const LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
16. 2.6. Nguyên lý tƣơng đối Galilée-Lực quán tính Nguyên lý tƣơng đối Galilée “Mọi hệ qui chiếu chuyển động thẳng đều đối với hệ qui chiếu quán tính cũng là hệ qui chiếu quán tính.” Hoặc: Các phương trình động lực học có dạng như nhau trong các hệ qui chiếu quán tính khác nhau. Hệ qui chiếu không quán tính là hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc a 0 so với hệ qui chiếu quán tính. LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
17. 2.6. Nguyên lý tƣơng đối Galilée-Lực quán tính Hệ quy chiếu quán tính Hệ quy chiếu không quán tính A0 A0 N N P Fqt P LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
18. 2.6. Nguyên lý tƣơng đối Galilée-Lực quán tính Công thức cộng vận tốc và gia tốc v v' V v, a : vận tốc và gia tốc đối với hệ O v’,a’ : vận tốc và gia tốc đối với hệ O’ a a ' A V, A : vận tốc và gia tốc của hệ O’ đối với O m.a m.a ' m.A A0 m.a ' m.a m.A N O' Fqt m.A : Lực quán tính F P qt O HQC mặt đất F'FF qt LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP