zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Vật lý đại cương 1: Chương 4 - TS. Trần Ngọc

Chia sẻ: Sung Sung | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:64

Báo xấu

274
lượt xem 45
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời các bạn tham khảo bài giảng Vật lý đại cương 1: Chương 4 do TS. Trần Ngọc biên soạn sau đây để hiểu rõ hơn về 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 đại cương 1: Chương 4 - TS. Trần Ngọc

T.S Trần Ngọc BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 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 – GIẢI BÀI TOÁN BẰNG P.PHÁP NĂNG LƯỢNG 4.8 – VA CHẠM 4.9 – CHUYỂN ĐỘNG TRONG TRƯỜNG HẤP DẪN
4.1 – CÔNG 1 – Định nghĩa: F Công của lực F trên đoạn đường vi cấp ds: dA = Fds cos α = F d s = F d r ds Công của lực F trên đoạn đường s bất kì: A Fds cos Fd s Fd 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 � � � x1 Fx dx + y1 Fy dy + z1 Fz dz
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
4.1 – CÔNG 2 – Công của các lực cơ học: A Fms ds Fms .s a) Công của lực ma sát: (s ) 1 x1 ? b) Công của lực đàn hồi: A k ( x12 2 x ) 2 2 x2 ? c) Công của lực hấp dẫn:A 1 1 r1 ? Gm1m 2 ( ) r2 r1 r2 ? d) Công của trọng lực: h1 ? A mg(h1 h 2 ) Nhận xét: h2 ? Công của lực đàn hồi, lực hấp dẫn, 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
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 Lực ma sát:Fms = Ft = F.cos α = 10.cos 600 = 5N Công của lực ma sát: F A ms = −Fms .s = −Fms .v.t = −5.5.5 = −125 (J) m Ft Công của trọng lực: Fms v A P = 0 vì đ P ⊥ ường P đi.
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 2 0 2 2 Ta có: h = 0 v sin 45 20 .sin 30 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 v hmax Công của trọng lực trong quá trình đi h2 xuống: A X = mg(h '1 − h '2 ) = 0, 2.10(30 − 0) = 60J h1
4.1 – CÔNG Ví dụ 3: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa trên đoạn MN = 20cm. Lò xo có độ cứng k = 100N/m. Tính công của lực đàn hồi thực hiện trong quá trình vật đi lên từ M tới N và trong quá trình vật đi xuống từ N tới vị trí cân bằng O. Cho biết khối lượng của vật và m = 500g; lấy g = 10m/s2. Giải mg 0,5.10 k Ta có: ∆l = = = 0, 05m = 5cm k 100 N x2 Công của LĐH trong qtrình ∆l m MN: A MN = 1 k(x12 − x 22 ) 2 O x1 Với: x1 = ∆l + OM = 15 cm x2 = ON − ∆l = 5 cm 1 � A MN = .100(0,152 − 0, 052 ) = 1 J M 2
4.1 – CÔNG Giải k Công của LĐH trong qtrình NO: N x1 1 A NO = k(x12 − x 22 ) 2 ∆l m x2 O Với: x1 = ON − ∆l = 5 cm x2 = ∆l = 5 cm M 1 � A NO = .100(0, 052 − 0, 052 ) = 0J 2
4.1 – CÔNG Ví dụ 4: Chất điểm chuyển động trong mặt phẳng Oxy dưới tác dụng củFa lự5c x i 10 y j Tính công của lực đã thực hiện trong quá trình vật đi từ M(2; 3) tới N(5; 10). Các đơn vị đo trong hệ SI. Giải Công của lực trong qtrình MN: xN yN 5 10 A MN = MN Fx dx + Fy dy = � xM � � � F dx + F dy = 5 xdx − 10 ydy x yM y −2 3 = −402,5 J
4.1 – CÔNG Trong chuyển động quay, công của lực là: dA = F d s = Ft d s = Ft ds = Ft Rdϕ = M Fdϕ φ2 1 A = M ∆ dφ = I (ω2 − ω1 ) 2 2 φ1 2 Với I – momen quán tính của VR ω – vận tốc góc
4.2 – CÔNG SUẤT 1 – Định nghĩa: Công suất A Công suất dA p tb = p= trung bình: t tức thời: dt Ý nghĩa: Công suất đặc trưng cho khả năng sinh công của lực. Đơn vị oát (W) đo: Lưu ý: 1kW = 103W; 1MW = 106W; 1GW = 109W 1hP = 736 W 1kWh = 3,6.106 J
4.2 – CÔNG SUẤT 2 – Quan hệ giữa công suất, lực và vận tốc: p = F. v = Fv cos α Nếu lực cùng hướng với vận tốc, p = Fv thì: Công suất trong chuyển động quay: p M . M Các công thức trên là cơ sở để chế tạo bộ hộp số.
4.2 – CÔNG SUẤT Ví dụ: Một ôtô chuyển động trên đoạn đường ngang với tốc độ 60km/h. Khi đến đoạn đường dốc, lực cản tăng gấp 3 lần, mở ga để tăng công suất lên 2 lần. Tính tốc độ của ôtô trên đoạn đường dốc. Giải: Ta có: p1 = F1v1 ; p 2 = F2 v 2 m F p 2 F2 v 2 FC2 v 2 Fc v � = = . p1 F1v1 FC1 v1 v2 2v1 � 2 = 3. � v2 = = 40km / h v1 3
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 v ật ch ất . 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 ứng với năng lượ ng E:2 với c = E = mc 3.108m/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 v (m/s) Động năng của một chất điểm:Ed = mv 2 Eđ (J) Động năng của một hệ chất 1 E he = mi vi2 điểm: 2 i Động năng của vật rắn: 1 2 Động năng tịnh tiến:E dtt = 2 mv Động năng quay: 1 2 Edq = I ω 2 Động năng toàn phần: 1 1 E tp = E tt + E q = mvG + IG ω 2 2 2 2

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.