Bài giảng Vật lí đại cương A: Chương 4 - Nguyễn Tiến Hiển

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Vật lí đại cương A - Chương 4 Công và Năng lượng, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Công và Công suất; Năng lượng, định luật bảo toàn năng lượng; Động năng và Thế năng; Cơ năng, nguyên lý bảo toàn cơ năng;...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 4 - Nguyễn Tiến Hiển

Chương 4 Công và Năng lượng Nguyễn Tiến Hiển - Bộ môn Vật lý Email: nguyentienhien@vnua.edu.vn Webpage: http://fita.vnua.edu.vn/nthien/
NỘI DUNG CHÍNH  Công và Công suất  Năng lượng, định luật bảo toàn năng lương  Động năng và Thế năng  Cơ năng, nguyên lý bảo toàn cơ năng
1. Công  Công là một đại lượng liên quan đến tác dụng của lực và kết quả của lực tác dụng là vật di chuyển  Gọi Ԧ là lực tác dụng lên vật và kết quả là làm vật di chuyển một quãng đường Ԧ Công 𝐹 𝑑. của lực Ԧ ký hiệu là 𝐴, được định nghĩa bằng tích vô hướng của véc tơ lực tác dụng Ԧ và 𝐹, 𝐹 véc tơ độ dời Ԧ của vật. 𝑑            Đơn vị đo của công là jun (J): 1 𝑗 = 1𝑁𝑚
2. Tính chất của công  Công là một đại lượng vô hướng  Công có thể âm, có thể dương, phụ thuộc vào góc 𝛼  Khi α = 0, cosα = 1 nên 𝐴 = 𝐹 ⋅ 𝑑  Khi α = 90°, cosα = 0, 𝐴 = 0  Nếu d = 0 => A = 0. (Nghĩa là không có công nào được thực hiện khi bê một khối nặng trên tay hay đẩy một lực vào tường).
2. Tính chất của công  Công là một đại lượng vô hướng  Công có thể âm hay hương phụ thuộc vào chiều của lực tác dụng và hướng dịch chuyển của vật.                Khi α = 0, cosα = 1 nên 𝐴 = 𝐹 ⋅ 𝑑, công thực hiện là cực đại  Khi α = 90°, cosα = 0, 𝐴 = 0, công thực hiện bằng 0  Nếu 𝑑 = 0 => 𝐴 = 0. (Nghĩa là không có công nào được thực hiện khi bê một khối nặng trên tay hay đẩy một lực vào tường).
3. Công toàn phần thực hiện trên quỹ đạo cong  Giả sử dưới tác dụng của lực Ԧ vật di chuyển từ 𝐴 đến 𝐵 trên một quỹ đạo cong 𝐹   o Giả thiết ta có thể chia nhỏ quỹ đạo chuyển động của vật thành từng quãng đường dịch chuyển vô cùng nhỏ 𝑑 Ԧ khi đó 𝑑𝐴 công thực hiện lên vật trên quãng đường nhỏ 𝑑 Ԧ bằng: 𝑠, 𝑠     o Do đó, công thực hiện trên toàn bộ quãng đường 𝐴𝐵 là:       
4. Công suất  Công suất o Công suất là tốc độ thực hiện công (tốc độ sản sinh hay truyền tải năng lượng). o Công suất trung bình:    o Công suất tức thời:          𝐽 o Đơn vị đo công suất là oát (W): 1𝑊 = 1 𝑠 o Đơn vị mã lực (hp): 1ℎ𝑝 = 746𝑊  Đối với chuyển động của vật            
5. Năng lượng  Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho mức độ vận động của vật chất.  Mỗi dạng vận động có một dạng năng lượng tương ứng ==> Động năng, thế năng, năng lượng điện, năng lượng nhiệt, năng lượng hạt nhân, năng lượng hóa học …  Năng lượng là một hàm của trạng thái. Ở mỗi trạng thái khác nhau vật có một giá trị năng lượng khác nhau. Khi vật thay đổi trạng thái thì năng lượng của nó cũng thay đổi. Nếu vật tương tác với các vật khác nó sẽ thay đổi trạng thái và thay đổi (trao đổi) năng lượng.  Năng lượng có thể được truyền từ vật này sang vật khác thông qua quá trình tương tác hoặc có thể chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác.
5. Năng lượng  Trong chuyển động cơ học vật trao đổi năng lượng bằng cách sinh công hay nhận công.  Giả thiết khi một hệ thay đổi trạng thái từ trạng thái (1) sang trạng thái (2), thực nghiệm cho thấy     o Nếu A > 0 hệ nhân công, ∆W > 0, năng lượng của hệ tăng o Nếu A < 0 hệ thực hiên công, ∆W < 0, năng lượng của hệ giảm o Nếu A = 0 hệ cô lập, ∆W = 0, năng lượng của hệ không đổi.  Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng: “Năng lượng không tự sinh ra và cũng không tự mất đi. Nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hay truyền từ vật này sang vật khác mà thôi”
6. Động năng  Khái niệm: Động năng là dạng năng lượng gắn liền với chuyển động của vật.  Biểu thức của động năng   Định lý về công - động năng    Định lý: “Độ biến thiên động năng của vật có giá trị bằng công của ngoại lực thực hiện lên vật”  Ý nghĩa của động năng o Nếu WdA = 0 (ban đầu vật đứng yên) ==> WdB = AAB. o Vậy “Động năng của một vật chính là công thực hiện để tăng tốc vật tới giá trị vận tốc hiện tại.”
7. Trường lực thế và Thế năng  Đôi khi chất điểm chịu tác dụng của một lực nào đó xuyên suốt quỹ đạo chuyển động, ta nói chất điểm chuyển động trong một trường lực.  “Trường lực là một trường véc tơ mô tả lực tác dụng lên chất điểm tại mọi vị trí trong không gian”  Khi chất điểm chuyển động trong trường lực mà công của lực chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối của quỹ đạo và không phụ thuộc vào đường dịch chuyển thì trường lực đó được gọi là trường lực thế.  Thế năng là phần năng lượng mà vật có được do vị trí tương đối của nó trong trường lực thế, là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của vật (thế năng là phần năng lượng dự trữ của vật, nó sẽ được giải phóng ra bên ngoài thông qua quá trình tương tác của vật với môi trường bên ngoài).
7. Trường lực thế và Thế năng  Định nghĩa và biểu thức của thế năng o Là hàm số phụ thuộc vào vị trí o Thỏa mãn điều kiện là công của lực thế làm vật di chuyển giữa hai điểm bất kỳ trong trường lực thế bằng độ giảm thế năng giữa hai điểm đó.   o Ví dụ: Thế năng của vật trong trọng trường của trái đất     o C là một hằng số thường được lấy bằng 0; nghĩa là thế năng của vật tại mặt đất (h = 0) là bằng không. Vì vậy trong trong trường của trái đất, thế năng bằng 
8. Cơ năng  Định nghĩa: cơ năng là tổng động năng và thế năng của vật  Biểu thức    Định luật bảo toàn cơ năng       o “Nếu chất điểm chuyển động trong trường lực thế và chỉ chịu tác dụng của trường lực thế thì cơ năng của chất điểm là một đại lượng bảo toàn”.  Sơ đồ thế năng                   
Hết chương 4 Nguyễn Tiến Hiển - Bộ môn Vật lý Email: nguyentienhien@vnua.edu.vn Webpage: http://fita.vnua.edu.vn/nthien/