zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Vật lý 1 - Chương 4: Công và năng lượng

Chia sẻ: Nguyễn Diễm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

Báo xấu

330
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu sau bài học này, sinh viên có thể nêu được các khái niệm: năng lượng, động năng, thế năng, cơ năng, công, công suất và mối quan hệ giữa chúng. Giải được bài toán cơ học bằng phương pháp năng lượng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lý 1 - Chương 4: Công và năng lượng

BÀI GIẢNG VẬT LÝ 1 Chương 4 CÔNG VÀ NĂNG LƯỢNG
MỤC TIÊU Sau bài học này, SV phải : • Nêu được các khái niệm: năng lượng, động năng , thế năng, cơ năng, công, công suất và mối quan hệ giữa chúng. • Giải được bài toán cơ học bằng phương pháp năng lượng.
NỘI DUNG 4.1 – CÔNG 4.2 – CÔNG SUẤT 4.3 – NĂNG LƯỢNG 4.4 – ĐỘNG NĂNG 4.5 – THẾ NĂNG 4.6 – ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG 4.7 – VA CHẠM
4.1 – CÔNG 1 – Định nghĩa: Công của lực F trên đoạn đường vi cấp ds:     dA  Fds cos   F d s  F d r Công của lực F trên đoạn đường s bất kì:     A   Fds cos    F ds   F d r   Fx dx  Fy dy  Fz dz (s) (s) (s) (s) Nếu F là một lực Thế: Fx = f(x), Fy = g(y), Fz = h(z) x2 y2 z2 thì: A 12  F x1 x dx F y1 y dy  F dz z1 z
4.1 – CÔNG Lưu ý: Công là đại lượng vô hướng có thể dương, âm, hoặc = 0. • Nếu lực luôn vuông góc với đường đi thì A = 0. • Nếu A > 0: công phát động. • Nếu A < 0: công cản. • Nếu lực có độ lớn không đổi và luôn tạo với đường đi một góc  thì: A = F.s.cos  F Trong hệ SI, đơn vị đo công là jun (J) 
4.1 – CÔNG Ví dụ: Tính công của các lực trong hình vẽ khi vật đi sang phải được quãng đường 10m, biết: F1 = 12N; F2 = 20N; F3 = 15N; F4 = 8N;  = 450;  = 300. Giải Công của lực F1 là: A1 = F1.s.cos = F1.s = 12.10 = 120J A2 = F2.s.cos450 = 20.10.0,707 = 141J   F3 F2 A3 = 0  F4    A4 = - F4.s.cos = - 69,3J F1
4.1 – CÔNG 2 – Công của các lực cơ học: a) Công của lực ma sát: A   Fms ds Fms .s (s) 1 2 2 b) Công của lực đàn hồi: A  k (x1  x2 ) 2 c) Công của trọng lực: A  mg(h1  h 2 ) Nhận xét: Công của lực đàn hồi, trọng lực không phụ thuộc vào đường đi, chỉ phụ thuộc vị trí điểm đầu và cuối. Vậy lực đàn hồi, lực hấp dẫn, trọng lực là những lực thế.
4.1 – CÔNG Ví dụ 1: Vật trượt đều trên đường ngang với vận tốc v = 5m/s dưới tác dụng của lực F = 10N,  = 600. Tính lực ma sát, công của lực ma sát, công của trọng lực trong thời gian 5s. Giải 0 Lực ma sát: Fms Ft  F.cos   10.cos 60  5N  Công của lực ma sát: F Ams  Fms .s  Fms .v.t  5.5.5  125 (J) m  Ft  Công của trọng lực: Fms v   AP  0 vì P  đường đi. P
4.1 – CÔNG Ví dụ 2: Từ độ cao 20m, ném vật m = 200g lên cao với vận tốc v = 20m/s, xiên góc 450 so với phương ngang. Tính công của trọng lực đã thực hiện trong quá trình vật đi lên và trong quá trình vật đi xuống. Giải 2 v02 sin 450  202.sin 245 Ta có: h max   10m 2g 20 Công của trọng lực trong quá trình đi lên: A L  mg(h1  h 2 )  0, 2.10(20  30)  20J  Công của trọng lực trong quá trình đi xuống: v hmax h2 A X  mg(h '1  h '2 )  0, 2.10(30  0)  60J h1
4.2 – CÔNG SUẤT 1 – Định nghĩa: Công suất A Công suất dA ptb  p trung bình: t tức thời: dt Ý nghĩa: Công suất đặc trưng cho khả năng sinh công của lực. Đơn vị đo: oát (W) Lưu ý: 3 6 9 1kW =10 W; 1MW = 10 W; 1GW =10 W 1hP = 736 W
4.2 – CÔNG SUẤT 2 – Quan hệ giữa công suất, lực và vận tốc:   p  F. v  Fv cos  Nếu lực cùng hướng với vận tốc, thì: p  Fv Công suất trong chuyển động quay:   p  M .  M.  .
4.3 – NĂNG LƯỢNG 1 – Khái niệm năng lượng: Năng lượng là thuộc tính cơ bản của vật chất, đặc trưng cho mức độ vận động của vật chất. Năng lượng có rất nhiều dạng, tương ứng với các hình thức vận động khác nhau của vật chất: Cơ năng, Nhiệt năng, Điện năng, Quang năng, Hóa năng, … Theo Einstein, một vật có khối lượng m sẽ tương 2 ứng với năng lượng E: E  mc với c = 3.108 m/s Đơn vị đo năng lượng là jun (J).
4.3 – NĂNG LƯỢNG 2 – Định luật bảo toàn năng lượng: Năng lượng của hệ cô lập thì không đổi: E = const. Suy rộng ra trong toàn vũ trụ: Năng lượng không tự sinh ra và cũng không tự mất đi, mà chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác, hoặc truyền từ vật này sang vật khác, còn tổng năng lượng không thay đổi.
4.3 – NĂNG LƯỢNG 3 – Ý nghĩa của định luật bảo toàn năng lượng: - Phản ánh một tính chất bất diệt của vật chất – đó là sự vận động. - Không thể có một hệ nào sinh công mãi mãi mà không nhận thêm năng lượng từ bên ngoài. Nói cách khác, không tồn tại động cơ vĩnh cửu. - Có phạm vi áp dụng rộng nhất.
4.3 – NĂNG LƯỢNG 3 - Quan hệ giữa năng lượng và công: Một hệ cơ học sẽ trao đổi năng lượng với bên ngoài thông qua công: E2 – E1 = A Vậy công là số đo năng lượng mà hệ trao đổi với bên ngoài.
4.4 – ĐỘNG NĂNG 1 – Định nghĩa: m (kg) 1 2 Động năng của một chất điểm: Ed  mv v (m/s) 2 Eđ (J) 1 Động năng của một hệ chất điểm: Ed he   mi vi2 2 i Động năng của vật rắn 1 2 - Động năng tịnh tiến: Ett  mv 2 -Động năng quay: 1 2 Edq  I  2 - Động năng toàn phần: 1 2 1 2 Ed  I   mv 2 2
4.4 – ĐỘNG NĂNG Ví dụ: Bánh xe hình trụ đặc đồng chất, khối lượng 50kg, lăn không trượt với vận tốc tịnh tiến 2m/s. Tính động năng tịnh tiến, động năng quay và đ/n toàn phần của bánh xe. Giải: 1 2 1 - Động năng tịnh tiến: Ett  mv  .50.22  100 J 2 2 - Động năng quay quanh trục đi qua khối tâm: 2 1 2 1 1 2 v  Eq  I   . mR    50 J 2 2 2 R - Động năng toàn phần: E  E tt  Eq  100  50  150 J
4.4 – ĐỘNG NĂNG 2 – Định lí về động năng: Độ biến thiên động năng của một vật, hệ vật thì bằng tổng công của các ngoại lực tác dụng vào vật, hệ vật đó. Eđ  Eđ2  Eđ1  Angoại lực Ví dụ: để hãm một ôtô khối lượng 2 tấn đang chuyển động với tốc độ 36 km/h thì công của lực hãm là: 1 2 1 2 Ah  Ed2  Ed1  0 - mv   .2000.10  100kJ 2 2
4.5 – THẾ NĂNG 1 – Khái niệm: Trong trường lực THẾ, ta dùng hàm Et(x,y,z) hay U(x,y,z) để đặc trưng cho năng lượng tương tác giữa chất điểm với trường lực THẾ, sao cho: Et(M) – Et(N) = AMN Hàm Et(x,y,z) được gọi là thế năng của chất điểm. Chú ý: - Thế năng là hàm của vị trí. -Chỉ có lực THẾ mới có thế năng. - Thế năng không xác định đơn giá.     Tổng quát: Et  AM   F d s   F d s  C M
4.5 – THẾ NĂNG 2 – Quan hệ giữa thế năng và lực thế: Dạng tích phân:      F d s  E (M)  E ( N) t t   Fds0 MN ( C)  E t Fx   x Dạng vi phân:    E t  Fy   F  gradEt  y  E t Fz    z  F hướng theo chiều giảm của thế năng

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.