Bài giảng Vật lý đại cương - Chương I: Động học chất điểm

Nội dung text: Bài giảng Vật lý đại cương - Chương I: Động học chất điểm

1. 1.1. Các khái niệm cơ bản về chuyển động 1.2. Tốc độ và vận tốc 1.3. Gia tốc 1.4. Vận tốc, gia tốc trong chuyển động tròn 1.5. Một số chuyển động đơn giản LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
2. 1.1 Các khái niệm cơ bản về chuyển động Cơ học - Nghiên cứu về chuyển động của các vật thể. Động học - Nghiên cứu các tính chất và quy luật chuyển động mà không xét đến nguyên nhân gây ra nó. Chuyển động - Khái niệm: Chuyển động là của vật (so với vật làm mốc) trong không gian và thời gian. - Tính chất: Chuyển động có tính tuỳ theo hệ quy chiếu ta chọn. LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
3. 1.1 Các khái niệm cơ bản về chuyển động Chất điểm  Khái niệm: Chất điểm là một vật có kích thước nhỏ không đáng kể so với những khoảng cách, những kích thước mà ta đang khảo sát.  Mục đích: Để bài toán đơn giản hơn.  Đặc điểm: như một điểm, có khối lượng m của vật.  Tính chất: Có tính chất  Hệ chất điểm: là tập hợp các chất điểm. LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
4. 1.1 Các khái niệm cơ bản về chuyển động Quỹ đạo - Tập hợp các vị trí của chất điểm trong quá trình chuyển động. Quãng đường - Là độ dài của vết mà chất điểm vạch ra trong quá trình khảo sát. Độ dời - Là vectơ nối từ vị trí đầu đến vị trí cuối của quá trình khảo sát. LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
5. 1.1 Các khái niệm cơ bản về chuyển động Hệ quy chiếu = Hệ toạ độ+Vật mốc+Đồng hồ+Mốc thời gian Phương trình chuyển động: (liên hệ giữa toạ độ và thời gian) biểu diễn vị trí của chất điểm theo thời gian x x(t) z hay r r(t) y y(t) M z z(t) (C) r Ví dụ: O x t 2 x 2cost 2 y y t 2t 3 x y 2sin t 2 z t t 1 LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
6. 1.1 Các khái niệm cơ bản về chuyển động Phương trình quỹ đạo: (quan hệ giữa các toạ độ trong không gian) biểu diễn của chất điểm PT Chuyển động khử t PT Quỹ đạo Ví dụ: x 2cos t y 2sin t x 2cos t y 3sin t LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
7. 1.2. Tốc độ và vận tốc Tốc độ Vận tốc s r rr 0 Trung bình vs v tb v vtb t t t t0 s ds r dr Tức thời vs lim s' v lim (r)' t0 t dt t0 t dt  Tốc độ đặc trưng cho tính nhanh chậm của chuyển động và không âm.  Vận tốc tức thời đặc trưng cho . của chuyển động LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
8. 1.2. Tốc độ và vận tốc Đặc điểm của vectơ vận tốc tức thời  Phương: tiếp tuyến với quỹ đạo.  Chiều: theo chiều chuyển động dr ds  Độ lớn: v v s' dt dt s  Điểm đặt: tại điểm đang khảo sát. LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
9. 1.2. Tốc độ và vận tốc Biểu thức giải tích của vectơ vận tốc Trong hệ toạ độ Descartes: r xi yj zk v vx i v y j v z k dr dx dy dz v i j k dt dt dt dt dx v x ' x dt dy v vy y' v dt dz vz z ' dt LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
10. 1.3. Gia tốc Gia tốc đặc trưng cho sự biến thiên về , . và của véc tơ vận tốc. Gia tốc trung bình v vv 0 a tb t t t0 Gia tốc tức thời v dv a lim (v)' t0 t dt LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
11. 1.3. Gia tốc Trong hệ toạ độ Descartes: v vx i v y j v z k a ax i a y j a z k dv dvdv dv a xz i y j k dt dt dt dt dv a x v ' x '' xxdt dv y a a ayy v ' y'' dt dvz azz v ' z '' dt LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
12. 1.3. Gia tốc xt Ví dụ: Phương trình chuyển động 2 của một chất điểm như sau: y t 2t 3 z0 Xác định:  Dạng chuyển động  Vị trí của chất điểm lúc t=2s  Vận tốc tức thời  Gia tốc tức thời LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
13. 1.3. Gia tốc Gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến M Chuyển động cong: dv Gia tốc tiếp tuyến a t dt đặc trưng cho sự biến thiên về của vectơ vận tốc. v2 Gia tốc pháp tuyến (luôn hướng vào an R . của quỹ đạo) đặc trưng cho sự biến thiên về của vectơ vận tốc. LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
14. 1.3. Gia tốc Gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến a atn a Độ lớn: a LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
15. 1.4. Vận tốc và gia tốc trong chuyển động tròn Vận tốc góc M s M0  0 O O trung bình: Vận tốc góc tức thời: LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
16. 1.4. Vận tốc và gia tốc trong chuyển động tròn Gia tốc góc Gia tốc góc trung bình   tb t  Gia tốc gốc tức thời v R d  O  lim (rad/s2) M t0 t dt     Chuyển động tròn     Chuyển động tròn .   0 Chuyển động tròn   Const Chuyển động tròn LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
17. 1.4. Vận tốc và gia tốc trong chuyển động tròn Liên hệ giữa vận tốc dài và vận tốc góc, gia tốc dài và gia tốc góc   v a t O R O s  .R M M ds d .R v dt dt dv d .R a dt dt t LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
18. 1.5. Một số chuyển động đơn giản Chuyển động thẳng đều Chuyển động thẳng biến đổi đều Chuyển động tròn đều Chuyển động tròn biến đổi đều Chuyển động ném xiên LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
19. 1.5. Một số chuyển động đơn giản Chuyển động thẳng biến đổi đều (a=const) dv dx a dv adt v dx vdt dt dt vt xt dv adt dx vdt x0 v00 0 xt dx (v at)dt v v0 at 0 x00 LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
20. 1.5. Một số chuyển động đơn giản Chuyển động tròn biến đổi đều: ( = const) d d  d  dt  d  .dt dt dt  t t d  dt d  dt 0 0 0 0 t d (   t)dt  0 t 0 0 0 t2   t t 0 00 2 LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
21. 1.5. Một số chuyển động đơn giản Các biến số trong chuyển động thẳng và tròn LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
22. 1.5. Một số chuyển động đơn giản LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
23. 1.5. Một số chuyển động đơn giản Chuyển động ném xiên LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
24. 1.5. Một số chuyển động đơn giản Chuyển động ném xiên Một vật xuất phát từ một điểm O trên mặt đất với vận tốc ban đầu là v 0 , hợp với mặt phẳng nằm ngang một góc CĐ CĐ ném xiên y CĐ x O LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
25. 1.5. Một số chuyển động đơn giản Chuyển động ném xiên v v .cos 0x 0 y v0 v0y v 0 .sin v v 0 vx v 0x a x t 0y v v sin vy v 0y a y t 0 v0x O x v0 cos vx a0 v x v a y agy LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
26. 1.5. Một số chuyển động đơn giản Chuyển động ném xiên xt dx dx vx dt vx dt dx vx dt 00 v y t dy dy vy dt v dy v dt y y dt o0 t x (v cos )dt 0 x 0 t M y ( gt v sin )dt 0 y 0 LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
27. 1.5. Một số chuyển động đơn giản Chuyển động ném xiên x v t.cos 0 ( .) M gt2 y v0 t.sin 2 g 2 y 22 x tg .x ( ) 2v0 cos LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
28. 1.5. Một số chuyển động đơn giản Chuyển động ném xiên • Thời gian chất điểm đến S: (vy = 0) y vy gt s v 0 sin 0 S ys ts v0 2 vy v0 sin 2 xs 2g v0 sin • Đỉnh S: vx v22 sin O x 0 v0 cos xs ys 2g Tầm cao = ys Tầm xa = 2xs LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
29. TÓM TẮT Vị trí Chuyển động Dạng đường đi Phương chiều và sự nhanh chậm Sự thay đổi của v Khảo sát tính chất của một số chuyển động đơn giản Thẳng (Đều/BĐĐ) Tròn (Đều/BĐĐ) Ném xiên LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP
30. THE END ! LÊ VĂN NAM - ĐH CNTP