zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Vật lí đại cương A: Chương 2 - Nguyễn Tiến Hiển

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Báo xấu

12
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Vật lí đại cương A - Chương 2 Động học chất điểm, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Vị trí, Độ dời và Quãng đường trong không gian 1 chiều; vận tốc, tốc độ; gia tốc; Một số dạng chuyển động đặc biệt; Vị trí trong không gian 2 chiều và 3 chiều; Vận tốc của vật trong không gian 2 chiều và 3 chiều. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lí đại cương A: Chương 2 - Nguyễn Tiến Hiển

Chương 2 Động học chất điểm Nguyễn Tiến Hiển - Bộ môn Vật lý Email: nguyentienhien@vnua.edu.vn Webpage: http://fita.vnua.edu.vn/nthien/
1. Vị trí, Độ dời và Quãng đường trong không gian 1 chiều  Vị trí: vị trí của một vật trong không gian một chiều là vị trí của vật đó đối với một điểm mốc (điểm tham chiếu) đã chọn và thường được coi là gốc tọa độ.  Nếu chúng ta có thể biết được vị trí của vật tại mọi thời điểm thì ta sẽ có được hiểu biết hoàn chỉnh về chuyển động của một vật.
1. Vị trí, Độ dời và Quãng đường trong không gian 1 chiều  Xác định vị trí của một vật có nghĩa là ta phải tìm vị trí của vật đó so với một điểm mốc, thường là gốc của một trục tọa độ.  Trong không gian một chiều, vị trí của một vật được xác định trên trục tọa độ x. Chiều âm Chiều dương (m)  Chiều dương của trục là theo chiều tăng của tọa độ hướng về bên phải. Chiều ngược lại là chiều âm.  Ví dụ, một vật có thể được đặt tại vị trí 𝑥 = 5 𝑚, có nghĩa là nó nằm ở phía bên phải một khoảng 5 𝑚 tính từ gốc tọa độ. Nếu nó nằm ở vị trí 𝑥 = - 5 𝑚, nó sẽ nằm cách xa gốc tọa độ một khoảng đúng bằng 5 𝑚 nhưng theo hướng ngược lại.
1. Vị trí, Độ dời và Quãng đường trong không gian 1 chiều  Độ dời Gốc tọa độ Thời điểm t1 Thời điểm t2 o Độ dời của vật được định nghĩa là sự thay đổi vị trí của vật. Trong không gian một chiều khi vật di chuyển từ vị trí 𝑥1 sang vị trí 𝑥2 thì độ dời Δ𝑥 của vật được xác định bằng:    o Độ dời Δ𝑥 là một đại lượng véc tơ, nó chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối của quá trình dịch chuyển. Độ dời cho chúng ta biết vật đã dịch chuyển được một khoảng cách bao xa và theo hướng nào. o Đơn vị đo độ dời là mét (m).
1. Vị trí, Độ dời và Quãng đường trong không gian 1 chiều  Độ dời Gốc tọa độ Thời điểm t1 Thời điểm t2 o Độ dời của vật có thể âm, có thể dương phụ thuộc hoàn toàn vào vị trí của vật ở thời điểm ban đầu (𝑥1 ) và thời điểm cuối cùng 𝑥2 (tức là phụ thuộc vào hướng di chuyển của vật). o Ví dụ: Một vật di chuyển từ vị trí 𝑥1 = 5 𝑚 sang vị trí 𝑥2 = 12 𝑚, khi đó độ dời của vật là Δ𝑥 = 12 𝑚 − 5 𝑚 = 7 𝑚. Độ dời của vật mang giá trị dương vì vật di chuyển theo chiều dương của trục tọa độ. o Nếu vật di chuyển từ vị trí 𝑥1 = 5 𝑚 sang vị trí 𝑥2 = 1 𝑚, thì Δ𝑥 = 1 𝑚 − 5 𝑚 = −4 𝑚. Độ dời của vật mang giá trị âm vì vật di chuyển theo chiều âm của trục tọa độ.
CÂU HỎI NHANH  Trong các cặp giá trị thể hiện vị trí tương ứng của vật ở điểm đầu và điểm cuối dưới đây, cặp nào cho kết quả là vật di chuyển theo chiều âm của trục tọa độ. a. (– 3 𝑚, +5 𝑚); b. (– 3 𝑚, – 7 𝑚); c. (7 𝑚, – 3 𝑚) d. (5 𝑚, 2 𝑚)  Đáp án o Áp dụng công thức Δ𝑥 = 𝑥2 − 𝑥1 cho các cặp 𝑥1 và 𝑥2 tương ứng, ta có: o a.       ⟹ Δ𝑥 dương o b.       ⟹ Δ𝑥 âm o c.     ⟹ Δ𝑥 âm o d.     ⟹ Δ𝑥 âm
1. Vị trí, Độ dời và Quãng đường trong không gian 1 chiều  Quãng đường Gốc tọa độ Thời điểm t1 Thời điểm t2 o Quãng đường là tổng chiều dài mà vật đi được khi chuyển động. o Quãng đường của vật là một đại lượng vô hướng và luôn mang giá trị dương. o Một vật có thể có độ dời bằng 0 nhưng quãng đường đi được luôn lớn hơn 0. o Ví dụ: Sau đúng 1 năm, trái đất đã di chuyển được một quãng đường xấp xỉ bằng 149,60 triệu ki lô mét nhưng độ dời của nó bằng 0 vì trái đất đã quay về đúng vị trí của nó trên quỹ đạo sau một năm di chuyển xung quanh mặt trời.
2. Vận tốc  Vận tốc trung bình 𝑣tb , được định nghĩa bằng độ dời Δ𝑥 của vật chia cho khoảng thời gian Δ𝑡 mà vật đã di chuyển. nnnnnnnn  Độ dời     nnnnnnnn  Thời gian   Vận tốc trung bình là đại lượng đặc trưng cho mức độ chuyển động nhanh hay chậm một cách trung bình của vật.  Vận tốc tức thời: Trong thực tế khi ta nói vê mức độ chuyển động nhanh hay chậm của vật thông thường đó là mức độ nhanh hay chậm của vật tại một thời điểm.  Đại lượng đánh giá mức độ chuyển động nhanh chậm của vật tại một thời điểm được gọi là vận tốc tức thời của vật và được xác định bằng cách cho khoảng thời gian Δ𝑡 tiến dần về 0, khi đó Δ𝑥 cũng tiến dần về 0, 𝑣 𝑡𝑏 sẽ tiến tới một giới hạn chính là vận tốc tức thời của vật tại thời điểm 𝑡         
2. Tốc độ  Vận tốc là đại lượng liên quan đến độ dời của vật, vì vậy nó liên quan đến hướng của chuyển động. Vận tốc vì vậy là một đại lượng véc tơ, nó cho chúng ta biết cả phương chiều chuyển động của vật.  Tốc độ là đại lượng liên quan đến quãng đường mà vật đã di chuyển được và không phụ thuộc vào hướng di chuyển của vật.  Tốc độ trung bình: nnnnnnnnnnn  Quãng đường   nnnnnnnn Thời gian   Tốc độ tức thời:           Tốc độ chính là độ lớn của véc tơ vận tốc của vật, do nó là một đại lượng vô hướng  Đơn vị của vận tốc và tốc độ là mét trên giây (𝑚/𝑠)
CÂU HỎI NHANH  Các phương trình dưới đây mô tả vị trí 𝑥(𝑡) của một vật chuyển động trong không gian một chiều, trong đó 𝑥 được đo bằng mét, 𝑡 được đo bằng giây: (1) 𝑥 = 3𝑡– 2 (2) 𝑥 =– 4𝑡2– 2 (3) 𝑥 = 2/𝑡2 (4) 𝑥 = −2 o a. Hỏi trường hợp nào vật chuyển động với vận tốc không đổi? o b. Trường hợp nào vật chuyển động về phía chiều âm của trục tọa độ x?  Đáp án: 𝑑𝑥 o Áp dụng công thức 𝑣 = cho 4 trường hợp, ta có 𝑑𝑡 Trường hợp 𝑥 = 3𝑡– 2 𝑥 =– 4𝑡2– 2 𝑥 = 2/𝑡2 𝑥 =– 2 𝑑𝑥 𝑑𝑥 𝑑𝑥 𝑑𝑥 4 𝑑𝑥 =? =3 = −8𝑡 =− 3 =0 𝑑𝑡 𝑑𝑡 𝑑𝑡 𝑑𝑡 𝑡 𝑑𝑡 Vận tốc không đổi Có Không Không Có Chuyển động theo Không Có Có Không chiều âm
BÀI TẬP  Bài 1.3: Hai người du khách hiện tại đang cách xa lều của họ 40 𝑘𝑚 và họ phải quay về cùng một thời điểm trong khoảng thời gian ngắn nhất có thể. Họ chỉ có một chiếc xe đạp và do đó họ quyết định thay phiên nhau dùng chiếc xe đạp này. Người thứ nhất đi bộ với vận tốc 5 𝑘𝑚/ℎ còn người thứ hai đạp xe với vận tốc 15 𝑘𝑚/ℎ. Hai người thống nhất với nhau rằng một người sẽ để xe đạp lại cho người thứ hai khi đã đi được một nửa quãng đường. Hỏi vận tốc trung bình của hai người là bao nhiêu và chiếc xe sẽ không được dùng trong khoảng thời gian bao lâu?  Đáp án
3. Gia tốc  Khi vận tốc của vật thay đổi ta nói rằng vật đã tăng tốc hay giảm tốc. Một vật tăng tốc hay giảm giảm tốc được đặc trưng bởi gia tốc trung bình và gia tốc tức thời của nó.  Gia tốc trung bình của vật là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi vận tốc của vật trong cả một quãng đường nào đó. Trong không gian một chiều nó được định nghĩa bằng:       Trong đó 𝑣1 và 𝑣2 tương ứng là vận tốc của vật ở thời điểm 𝑡1 và 𝑡2 .  Gia tốc tức thời của vật là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi vận tốc tại của vật một thời điểm cụ thể nào đó.          Đơn vị: mét trên giây bình phương (𝑚/𝑠 2 ).
3. Gia tốc  Gia tốc của vật là một đại lượng véc tơ có cả độ lớn và phương chiều. Trong không gian một chiều, phương của véc tơ gia tốc được thể hiện bằng dấu cộng hoặc dấu trừ. Dấu cộng thể hiện gia tốc hướng theo chiều dương còn dấu trừ thể hiện gia tốc hướng theo chiều âm của trục tọa độ.  Tuy nhiên dấu của véc tơ gia tốc lại không chỉ rõ cho chúng ta biết vật đang tăng tốc hay giảm tốc.  Ví dụ, Một chiếc xe có vận tốc ban đầu là 𝑣 = – 25 𝑚/𝑠 bị hãm phanh và dừng lại sau 5.0 𝑠, khi đó gia tốc của chiếc xe là 𝑎 𝑡𝑏 = + 5.0 𝑚/𝑠2. Gia tốc của chiếc xe mang giá trị dương nhưng tốc độ của chiếc xe thì giảm dần. Lý do là dấu của vận tốc và gia tốc ngược nhau.  Nếu vận tốc và gia tốc của vật cùng dấu thì vận tốc của vật tăng dần, còn nếu vận tốc và gia tốc của vật ngược dấu nhau thì vận tốc của vật giảm dần.
4. Một số dạng chuyển động đặc biệt  Chuyển động thẳng đều: Vật chuyển động với vận tốc không đổi trên một đường thẳng (véc tơ gia tốc của vật bằng 0, 𝑎 = 0).  Các phương trình động học của chuyển động thẳng đều:        Chuyển động thẳng biến đổi đều: Là chuyển động của một vận trên một đường thẳng với gia tốc không đổi theo thời gian (𝑎 = ℎ𝑠).  Các phương trình động học của chuyển động thẳng biến đổi đều:             
4. Một số dạng chuyển động đặc biệt  Rơi tự do: là chuyển động của vật hướng xuống dưới mặt đất dưới tác dụng của lực hút của trái đất.  Nếu ta bỏ qua mọi sức cản của không khí thì gia tốc trọng trường có thể lấy gần đúng là một hằng số, ký hiệu là 𝑔 và có giá trị bằng 9,8 𝑚/𝑠 2 .  Đối với chuyển động rơi tự do ta có thể lấy trục tọa độ có gốc tại vị trí của vật khi nó bắt đầu rơi, chiều hướng xuống dưới là chiều dương khi đó gia tốc trọng trường luôn mang giá trị dương +9,8 𝑚/𝑠 2 (hoặc gốc tọa độ tại mặt đất, chiều hướng lên trên là chiều dương, khi đó gia tốc trọng trường luôn mang giá trị âm − 9,8 𝑚/𝑠 2 )    Các phương trình động học của chuyển động rơi  tự do (giả sử lấy gốc tọa độ tại mặt đất, chiều từ     dưới lên trên là chiều dương), vị trí của vật được             xác định bằng độ cao của nó so với mặt đất         
BÀI TẬP  Bài 1.4: Một chiếc xe hơi bắt đầu chuyển động từ trạng thái đứng yên với gia tốc 2 𝑚/𝑠 2 . Cùng thời điểm đó một chiếc xe tải hạng nặng đang chuyển động với vận tốc không đổi 10 𝑚/𝑠 vượt qua chiếc xe hơi. Hỏi: o a – Sau bao lâu sự việc này xảy ra? o b – Ở khoảng cách bao xa từ vị trí chuyển bánh, xe hơi vượt lại xe tải? o c – Ở thời điểm đó tốc độ của xe hơi bằng bao nhiêu?
BÀI TẬP  Bài 1.5: Nước chảy thành từng giọt từ lỗ thủng của vòi hoa xen từ độ cao 2,45 mét xuồng sàn. Mỗi giọt nước rơi đều nhau biết rằng khi giọt đầu tiên rơi xuống sàn thì giọt thứ 3 bắt đầu rơi. Xác định vị trí của giọt nước thứ hai khi giọt nước đầu tiên chạm vào sàn nhà.
BÀI TẬP  Bài 1.7: Vì lỗi kỹ thuật mà hai tàu hỏa cùng chạy trên cùng một đường ray theo cùng một hướng. Tàu phía trước chạy với vận tốc 12 𝑚/𝑠, tàu phía sau chạy với vật tốc 20 𝑚/𝑠. Khi tàu phía sau cách tàu phía trước 200 𝑚 thì người lái tàu phía sau phát hiện ra và kéo gấp phanh làm cho tàu phía sau giảm đều tốc độ với gia tốc 0,2 𝑚/𝑠 2 . Liệu hai tàu có va chạm với nhau không; Nếu có va chạm thì sau bao lâu và ở vị trí nào tính từ lúc người lái tàu kéo phanh.
BÀI TẬP  Bài 1.1: Một hòn đá được thả rơi tự do từ điểm 𝐴 ở độ cao 𝐻 = 15 𝑚 so với mặt đất. đồng thời một viên đạn được bắn từ mặt đất lên cao với vận tốc ban đầu 𝑣0 = 20 𝑚/𝑠 theo phương thẳng đứng đi qua điểm 𝐴. Bỏ qua lực cản của không khí, lấy 𝑔 = 9,8 𝑚/𝑠 2 . o a – Hãy xác định khoảng cách giữa viên đạn và hòn đá tại thời điểm 𝑡 = 0,5 𝑠? o b – Thời điểm và vị trí viên đạn và hòn đá chạm nhau? o c – Độ cao lớn nhất viên đạn đạt được nếu không có hòn đá.
5. Vị trí trong không gian 2 chiều và 3 chiều  Trong không gian hai chiều và 2 chiều, vị trí của vật được xác định thông qua tọa độ của vật trên các trục tọa độ: o Ví dụ trong không gian hai chiều vị trí của vật tại M được xác định bằng hai tọa độ x và y. o Trong không gian 3 chiều, vị trí của vật tại điểm P được xác định bằng 3 tọa độ x, y và z.  Trong cả hai trường hợp, vị trí của vật tại điểm M và điểm P đều có thể xác định được bằng một véc tơ có gốc đặt tại gốc tọa độ và có điểm cuối nằm ở đúng vị trí của điểm M hoặc điểm P, được gọi là véc tơ tọa độ Ԧ 𝑟

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.