zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Cơ học: Động lực học chất điểm - TS. Nguyễn Kim Quang

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Báo xấu

4
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ học - Động lực học chất điểm, cung cấp những kiến thức như: Định luật thứ nhất của Newton; Định luật thứ hai của Newton; Định luật thứ ba của Newton; Một số lực thường gặp; Chuyển động tròn;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ học: Động lực học chất điểm - TS. Nguyễn Kim Quang

CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang Động lực học nghiên cứu sự chuyển động liên quan đến lực tác động. Ba định luật cơ học của Newton (1687) là cơ sở của động lực học và cơ học cổ điển (cơ học Newton) cho đối tượng chuyển động với vận tốc không quá lớn ( Cơ học tương đối tính) và kích thước không quá nhỏ ( Cơ học lượng tử). Ba định luật cơ học của Newton được phát biểu trong hệ qui chiếu quán tính (inertial frame of reference). Nguyên lý tương đối Galileo: “Mọi định luật cơ học là như nhau trong mọi hệ qui chiếu quán tính”. 1
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang KHÁI NIỆM LỰC F = Fx + Fy 2
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang 1. Định luật thứ nhất của Newton Định luật 1: “Một vật cô lập hoặc chịu tác động của hợp lực bằng không sẽ có vật tốc không đổi.” ෍ F = 0 => 𝒂 = 𝟎 , 𝐯 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 Định luật 1 chỉ nghiệm đúng trong hệ qui chiếu quán tính, còn được gọi là định luật quán tính. (dùng kiểm tra một HQC có là HQC quán tính) Mọi hệ qui chiếu chuyển động thẳng đều với một hệ qui chiếu quán tính đã biết đều là hệ qui chiếu quán tính. Hệ qui chiếu gắn với mặt đất chính xác là HQC không quán tính (do trái đất quay quanh trục và có gia tốc). Để đơn giản hóa trong nhiều trường hợp khảo sát chuyển động trên mặt đất, có thể xem HQC gắn với mặt đất là HQC quán tính (gần đúng). 4
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang 2. Định luật thứ hai của Newton Một vật m chịu tác động một lực F sẽ có gia tốc a: Ԧ 𝐅 𝐚= hay Ԧ = 𝐦𝐚 (N=kg.m/s2) 𝐅 𝐦 Vectơ lực mô tả độ lớn, phương chiều của sự tương tác giữa 2 vật hoặc giữa vật với môi trường xung quanh. Khối lượng là đại lượng vô hướng, đặc trưng cho quán tính của vật, là tính “duy trì” trạng thái chuyển động (chống lại sự biến đổi trạng thái chuyển động). 5
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang Trọng lượng (Weight) Trọng lượng của một vật m là lực hút của trái đất M lên vật. Bao gồm: 𝑀𝑚 - Lực hấp dẫn trên m: 𝐹 Ԧ 𝑔 = −𝐺 ෠ 𝑅 2 𝑅 - Lực ly tâm trên m: Ԧ 𝑙𝑡 = 𝑚𝜔0 2 Ԧ 𝐹 𝑟 Vì Flt
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang 3. Định luật thứ ba của Newton Khi một vật tác dụng lên vật kia một lực thì vật kia cũng tác dụng lại một lực cùng độ lớn và ngược chiều (F12 = −F21 ). Khi 2 vật tương tác nhau, luôn xuất hiện cặp lực trực đối nhau với 2 điểm đặt nằm trên 2 vật. 8
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang 4. Một số lực thường gặp a) Lực ma sát (Frictional force) Khi 2 vật tiếp xúc nhau, xuất hiện lực tiếp xúc 𝐑 trên bề mặt mỗi vật gồm: lực pháp tuyến 𝐍 và lực ma sát Ԧ (lực tiếp tuyến). 𝐟 𝐑= 𝐍+ Ԧ 𝐟 - Khi 2 vật đứng yên tương đối: f = fs = -F ≤ sN : Ma sát tĩnh (static) - Khi 2 vật trượt với nhau: f = fk = kN : Ma sát trượt (kinetic) (s : hệ số ma sát tĩnh; k : hệ số ma sát động.) R (Ma sát trượt fk) 9
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang 4. Một số lực thường gặp a) Lực ma sát (Frictional force) (Lực ma sát do mặt đường (Lực ma sát do mặt đường tác dụng lên bàn chân) tác dụng lên 2 bánh xe) 10
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang 4. Một số lực thường gặp b) Lực đàn hồi Lực đàn hồi tỉ lệ và ngược chiều ly độ. F = −k. ∆x (định luật Hooke) d) Sức căng dây Khi dây nối có khối lượng không đáng kể, sức căng dây bằng nhau tại mọi điểm trên dây. 11
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang 4. Một số lực thường gặp e) Lực quán tính (inertial, Fictitious, Pseudo) Hệ qui chiếu O’ chuyển động với gia tốc a0 đối với một HQC quán tính. Đối với O’(HQC không quán tính), khi vật m chịu lực F sẽ có gia tốc a′ : F ≠ ma′ Lực quán tính fqt được “bổ sung” trong hệ qui chiếu không quán tính (noninertial frames) để có thể sử dụng phương trình định luật 2 Newton: F + Ԧqt = ma′ , 𝑣ớ𝑖 Ԧqt = −ma0 f f 14
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang 4. Một số lực thường gặp e) Lực quán tính Hệ qui chiếu quán tính: T + mg = ma Hệ qui chiếu không quán tính: T + mg + Ԧ 𝑓𝑖𝑐 = 0 f Ԧ𝑓𝑖𝑐 = Ԧ𝑞𝑡 = −𝑚 Ԧ 𝑓 𝑓 𝑎 15
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang 4. Một số lực thường gặp e) Lực quán tính Trọng lượng biểu kiến (Apparent weight) trong hệ qui chiếu không quán tính. Cho: m = 4 kg a = 2 m/s g = 9,8 m/s2 Tính trọng lượng của con Ԧqt f cá trong 2 trường hợp? Ԧqt f Trọng lượng biểu kiến: W’= mg-ma (a) (b) W’= 47,2 N W’= 31,2 N 16
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang 4. Một số lực thường gặp f) Lực quán tính ly tâm (Centrifugal force) Lực quán tính ly tâm được bổ sung trong hệ qui chiếu quay quanh trục (HQC không quán tính). v2 Flt = m r v2 T = ma = m 𝑣2 r T − 𝑓𝑓𝑖𝑐 = 0 → 𝑓𝑓𝑖𝑐 = 𝑚 (Hệ qui chiếu quán tính - 𝑟 (Hệ qui chiếu không quán tính - Lực hướng tâm T) Lực ly tâm ffic) 17
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang 5. Chuyển động tròn Chuyển động tròn đều v2 Gia tốc hướng tâm: aht = R Hợp lực là hướng tâm: v2 ෍ F = ma = −m ෠ 𝑅 R Chuyển động tròn không đều dv Ftan = matan =m dt v2 FR = maR = m R 18
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang TÓM TẮT CÔNG THỨC Định luật 1: ෍ F = 0 => 𝐯 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 𝑣à a = 0 Định luật 2: ෍ F = ma (N=kg.m/s2) Định luật 3: FB on A = −FA on B 19
CƠ HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang TÓM TẮT CÔNG THỨC Trọng lượng: w = mg Lực ma sát tĩnh: fs = -F - Động (trượt): fk = kN R Lực quán tính fqt được “bổ sung” trong hệ qui chiếu không quán tính có gia tốc a0 đối với hệ qui chiếu quán tính. F + Ԧqt = ma′ f , Ԧqt = −ma0 f 20
CƠ HỌC BÀI TẬP - ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang Một người di chuyển một chiếc xe với vận tốc không đổi. Lúc đầu người ấy kéo xe về phía trước, sau đó người ấy đẩy xe về phía sau. Trong cả hai trường hợp, càng xe hợp với mặt phẳng nằm ngang một góc . Hỏi trong trường hợp nào người ấy phải đặt lên xe một lực lớn hơn? Biết rằng trọng lượng của xe là P, hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là k. (BT 2.4 LDB) N + P + F + Fms = 0 R R ⇒ N = −P − F − Fms N N F Chiếu lên trục  F 𝑚𝑠  F 𝑚𝑠 (a) N = -(-mg) - Fsin  = mg - Fsin F P P (b) N = -(-mg) -(-Fsin) = mg + Fsin (a) (b) Fms = kN  F(b)> F(a) 21
CƠ HỌC BÀI TẬP - ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang Một chiếc xe khối lượng M = 20kg có thể chuyển động không ma sát trên một mặt phẳng nằm ngang. Trên xe có đặt một hòn đá khối lượng m = 2kg, hệ số ma sát giữa hòn đá và xe là 0,25. Lần thứ nhất người ta tác dụng lên hòn đá một lực bằng 2N, lần thứ 2 bằng 20N. Lực có phương nằm ngang và hướng dọc theo xe. Xác định: a) Lực ma sát giữa hòn đá và xe; b) Gia tốc của hòn đá và xe trong hai trường hợp trên. (2.18 LDB) 22
CƠ HỌC BÀI TẬP - ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang Lực ma sát nghỉ cực đại fmsM cho n bằng lực ma sát trượt giữa hòn đá m và xe M: fmsM = ftruot = kn = kmg = 4,9 N a) Trường hợp 1, F = 2 N < fmsM  Hòn đá đứng yên đối với xe. F Gia tốc của hệ: a = M+m F Xét riêng xe: fms = Ma = M M+m b) Trường hợp 2, F = 20 N > fmsM  Hòn đá trượt đối với xe fms=ftruot. F − ftruot - Hòn đá: F − ftruot = ma1 ⇒ a1 = m ftruot - Xe: ftruot = Ma2 ⇒ a2 = M 23
CƠ HỌC BÀI TẬP - ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TS. Nguyễn Kim Quang Khối A nặng 1,9 N, và khối B nặng 4,2 N, được nối với nhau bởi một dây mềm, nhẹ đi ngang qua một ròng rọc cố định không ma sát. Hệ số ma sát động giữa tất cả các bề mặt tiếp xúc là 0.30. Tìm độ lớn của lực F nằm ngang cần thiết để kéo khối B về phía trái với vận tốc không đổi. (BT 5.89 Uni. Physics) 24

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.