Giáo trình Vật lý đại cương (Dành cho sinh viên đại học chính quy ngành Y - Dược): Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

104
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Vật lý đại cương (Dành cho sinh viên đại học chính quy ngành Y - Dược) - Phần 1 trang bị cho người học những kiến thức cơ bản về Cơ học và Nhiệt học. Trong phần này sẽ trình bày những nội dung chi tiết như: Các khái niệm đại cương, động học chất điểm, động lực học chất điểm - năng lượng, cơ học chất lưu, các định luật thực nghiệm về chất khí, các nguyên lý nhiệt động lực học,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Vật lý đại cương (Dành cho sinh viên đại học chính quy ngành Y - Dược): Phần 1

ĈҤI HӐC THÁI NGUYÊN TRѬӠNG ĈҤI HӐC THÁI NGUYÊN BӜ MÔN VҰT LÝ - LÝ SINH Y HӐC ------------------F ~G-------------------- GIÁO TRÌNH VҰT LÝ ĈҤI CѬѪNG DÀNH CHO SINH VIÊN ĈҤI HӐC CHÍNH QUY NGHÀNH Y - DѬӦC Biên soҥn: BÙI VĂN THIӊN - NGUYӈN QUANG SÁNG THÁI NGUYÊN - 2008 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
MӨC LӨC LӠI NÓI ĈҪU ...........................................................................................................................8 PHҪN THӬ NHҨT: CѪ HӐC...................................................................................................9 BÀI MӢ ĈҪU: CÁC KHÁI NIӊM ĈҤI CѬѪNG ................................................................ 9 1. ChuyӇn ÿӝng cѫ hӑc: ...................................................................................................... 9 2. Chҩt ÿiӇm: ......................................................................................................................9 3. HӋ qui chiӃu:...................................................................................................................9 4. Phѭѫng trình chuyӇn ÿӝng cӫa chҩt ÿiӇm: .....................................................................9 5. Quӻ ÿҥo chuyӇn ÿӝng:....................................................................................................9 6. Tính chҩt tѭѫng ÿӕi cӫa chuyӇn ÿӝng: .........................................................................10 7. Ĉѫn vӏ ÿo lѭӡng:...........................................................................................................10 8. Thӭ nguyên................................................................................................................... 11 9. Các ÿҥi lѭӧng vұt lý:..................................................................................................... 11 9.1. Xác ÿӏnh mӝt ÿҥi lѭӧng vô hѭӟng:........................................................................11 9.2. Xác ÿӏnh mӝt ÿҥi lѭӧng véc tѫ . ............................................................................11 CHѬѪNG 1: ĈӜNG HӐC CHҨT ĈIӆM............................................................................12 1. VÉC TѪ DӎCH CHUYӆN ...........................................................................................12 2. VҰN TӔC ....................................................................................................................12 2.1. Ĉӏnh nghƭa: ............................................................................................................ 12 2.2. Véc tѫ vұn tӕc:....................................................................................................... 13 2.3. Ý nghƭa: ................................................................................................................. 14 3. GIA TӔC ......................................................................................................................14 3.1. Ĉӏnh nghƭa: ............................................................................................................ 14 3.2. BiӇu thӭc: .............................................................................................................. 14 3.3. Các thành phҫn cӫa gia tӕc:................................................................................... 15 4. MӜT SӔ DҤNG CHUYӆN ĈӜNG ĈҺC BIӊT .........................................................18 4.1. ChuyӇn ÿӝng thҷng biӃn ÿәi ÿӅu: ..........................................................................18 4.2. ChuyӇn ÿӝng tròn: .................................................................................................18 5. CHUYӆN ĈӜNG DAO ĈӜNG...................................................................................21 5.1. Dao ÿӝng là gì?......................................................................................................21 6. CHUYӄN ĈӜNG SÓNG ............................................................................................. 23 6.1. Ĉӏnh nghƭa .............................................................................................................23 6.2. Sӵ truyӅn sóng ....................................................................................................... 23 6.3. Các loҥi sóng ......................................................................................................... 24 6.4. Các thông sӕ cѫ bҧn...............................................................................................24 7. SÓNG ÂM VÀ SIÊU ÂM............................................................................................26 3. Nguӗn phát siêu âm ......................................................................................................27 4. Sӵ hҩp thө sóng âm và siêu âm ....................................................................................27 5. Sӵ truyӅn âm qua mһt phân cách giӳa hai môi trѭӡng.................................................28 6. Ӭng dөng cӫa siêu âm trong y hӑc ...............................................................................29 6.1. Ӭng dөng cӫa siêu âm trong ÿiӅu trӏ .....................................................................29 6.2. Ӭng dөng siêu âm vào chҭn ÿoán..........................................................................30 6.3. Chҭn ÿoán bҵng hình ҧnh siêu âm .........................................................................30 8. HIӊU ӬNG DOPPLER VÀ ӬNG DӨNG................................................................... 31 8.1. HiӋu ӭng Doppler là gì? ........................................................................................ 31 8.2. Giҧi thích ............................................................................................................... 31 8.3. Ӭng dөng ...................................................................................................................32 CHѬѪNG 2: ĈӜNG LӴC HӐC CHҨT ĈIӆM - NĂNG LѬӦNG .................................... 33 1. ĈӎNH LUҰT NIUTѪN (LӴC KÉO NEWTON) THӬ NHҨT ...................................33 2. ĈӎNH LUҰT NIUTѪN THӬ HAI............................................................................... 33 2.1. Ĉӏnh luұt Niutѫn thӭ hai dҥng cә ÿiӇn ..................................................................33 2 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
2.2. BiӇu thӭc tәng quát cӫa ÿӏnh luұt Nguӗn II ..........................................................34 3. ĈӎNH LUҰT NIUTѪN THӬ BA ................................................................................34 4. ĈӎNH LUҰT BҦO TOÀN ĈӜNG LѬӦNG TRONG CѪ Hӊ KÍN ...........................35 5. CÔNG VÀ CÔNG SUҨT ............................................................................................36 5.1 Công .......................................................................................................................36 5.2. Công suҩt ...............................................................................................................37 6. ĈӜNG NĂNG ..............................................................................................................37 6.1. Khái niӋm vӅ năng lѭӧng ......................................................................................37 6.2. Ĉӝng năng và ÿӏnh lý vӅ ÿӝng năng ......................................................................38 Ĉӝng năng cӫa mӝt vұt là phҫn cѫ năng ӭng vӟi chuyӇn dӡi cӫa vұt ÿó.....................38 7. THӂ NĂNG.................................................................................................................. 39 7.1. Khái niӋm vӅ trӑng trѭӡng ....................................................................................39 7.2 ThӃ năng trong trӑng trѭӡng...................................................................................39 8. ĈӎNH LUҰT BҦO TOÀN CѪ NĂNG TRONG TRѬӠNG LӴC THӂ .....................40 CHѬѪNG 3: CѪ HӐC CHҨT LѬU ...................................................................................42 1. ĈҺC ĈIӆM CӪA CHҨT LѬU....................................................................................42 2. TƬNH HӐC CHҨT LѬU..............................................................................................42 2.1. Áp suҩt...................................................................................................................42 2.2. Áp suҩt thӫy tƭnh ...................................................................................................43 3. ĈӜNG LӴC HӐC CHҨT LѬU LÝ TѬӢNG ............................................................. 44 3.1 Khái niӋm vӅ sӵ chuyӇn ÿӝng cӫa chҩt lӓng ..........................................................44 3.2. Lѭu lѭӧng cӫa chҩt lӓng........................................................................................44 3.3. Ĉӏnh lý vӅ sӵ liên tөc cӫa dòng ............................................................................. 45 4. HIÊN TѬӦNG NHӞT. ӬNG DӨNG..........................................................................46 PHҪN THӬ HAI: NHIӊT HӐC ..............................................................................................48 BÀI MӢ ĈҪU ......................................................................................................................48 1. ĈӔI TѬӦNG................................................................................................................48 2. MӜT SӔ KHÁI NIӊM .................................................................................................48 2.1. Thông sӕ trҥng thái và phѭѫng trình trҥng thái ..................................................... 48 2.2. Khái niӋm áp suҩt và nhiӋt ÿӝ ...............................................................................49 CHѬѪNG 1: CÁC ĈӎNH LUҰT THӴC NGHIӊM Vӄ CHҨT KHÍ .................................51 1. THUYӂT ĈӜNG HӐC CHҨT KHÍ VÀ KHÍ LÝ TѬӢNG........................................ 51 1.1. Nӝi dung thuyӃt ÿӝng hӑc phân tӱ ........................................................................51 1.2. Lѭӧng chҩt và moi.................................................................................................51 1.3. Khí lý tѭӣng. Các ÿӏnh luұt thӵc nghiӋm ..............................................................51 2. PHѬѪNG TRÌNH TRҤNG THÁI CӪA KHÍ LÝ TѬӢNG........................................ 53 2.1. Thành lұp phѭѫng trình trҥng thái ......................................................................... 53 2.2. Giá trӏ cӫa hҵng sӕ R .............................................................................................54 CHѬѪNG 2: CÁC NGUYÊN LÝ NHIӊT ĈӜNG LӴC HӐC ...........................................55 1. NGUYÊN LÝ THӬ NHҨT CӪA NHIӊT ĈӜNG LӴC HӐC....................................55 1.1. Nӝi năng cӫa mӝt hӋ nhiӋt ÿӝng. Công và nhiӋt ...................................................55 1.2. Nguyên lý thӭ nhҩt cӫa nhiӋt ÿӝng hӑc.................................................................58 2. NGUYÊN LÝ THӬ HAI CӪA NHIӊT ĈӜNG LӴC HӐC........................................61 2.1. Máy nhiӋt...............................................................................................................61 2.2. Phát biӇu cӫa nguyên lý hai................................................................................... 62 3. ENTROPI VÀ NGUYÊN LÝ THӬ HAI CӪA NHIÊT ĈӜNG LӴC HӐC ...............63 3.1. Quá trình thuұn nghӏch .......................................................................................... 63 3.2. Chu trình Các nô (Carno) ...................................................................................... 64 3.3. Ĉӏnh lý các nô........................................................................................................ 65 3.4. Khái niӋm Entropi ................................................................................................. 67 CHѬѪNG 3: CHҨT LӒNG.................................................................................................72 1. CҨU TҤOVÀ CHUYӆN ĈӜNG PHÂN TӰ CӪA CHҨT LӒNG............................. 72 3 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
1.1.Trҥng thái lӓng cӫa các chҩt ...................................................................................72 1.2. Cҩu tҥo và chuyӇn ÿӝng phân tӱ cӫa chҩt lӓng .....................................................72 2. CÁC HIӊN TѬӦNG MҤT NGOÀI CӪA CHҨT LӒNG ........................................... 73 2.1. Áp suҩt phân tӱ......................................................................................................73 2.2. Năng lѭӧng mһt ngoài và sӭc căng mһt ngoài cӫa chҩt lӓng ................................74 2.1 chính là chiӅu dài cӫa ÿѭӡng kính chu vi. .............................................................. 75 2.3. HiӋn tѭӧng dính ѭӟt và không dính ѭӟt ................................................................76 3. HIӊN TѬӦNG MAO DҮN .........................................................................................78 3.1. Áp suҩt phө dѭӟi mһt khum .................................................................................. 78 3.2. HiӋn tѭӧng mao dүn ..............................................................................................80 4. HIӊN TѬӦNG SÔI, HIӊN TѬӦNG BAY HѪI..........................................................81 4.1. HiӋn tѭӧng bay hѫi ................................................................................................81 4.2. HiӋn tѭӧng sôi ....................................................................................................... 82 PHҪN THӬ BA: ĈIӊN TӮ .....................................................................................................84 CHѬѪNG 1: TƬNH ĈIӊN....................................................................................................84 1. KHÁI NIӊM MӢ ĈҪU................................................................................................84 1.1 Sӵ nhiӉm ÿiӋn do cӑ sát:.........................................................................................84 1.2. Sѫ lѭӧc vӅ thuyӃt ÿiӋn tӱ:......................................................................................84 1.3. Ĉӏnh luұt bҧo toàn ÿiӋn tích: .................................................................................85 1.4. Vұt dүn ÿiӋn, vұt cách ÿiӋn....................................................................................85 2. ĈӎNH LUҰT CULÔNG (COULOMB) ....................................................................... 85 2.1. ĈiӋn tích ÿiӇm: ......................................................................................................85 2.2. Ĉӏnh luұt Cu lông trong chân không. .................................................................... 86 2.3. Ĉӏnh luұt Cu lông trong các môi trѭӡng................................................................86 3. ĈIӊN TRѬӠNG CӪA CÁC ĈIÊN TÍCH ĈIӆM ........................................................87 3.1. Khái niӋm vӅ ÿiӋn trѭӡng. .....................................................................................87 3.2.Véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng..................................................................................88 3.3. Lѭӥng cӵc ÿiӋn......................................................................................................89 4. ĈIӊN THӂ, HIӊU ĈIӊN THӂ .....................................................................................91 4.1. Công cӫa lӵc ÿiӋn trѭӡng. .....................................................................................91 4.2. ThӃ năng ÿiӋn tích ÿiӇm trong ÿiӋn trѭӡng. ..........................................................91 T͝ng quát: ThӃ năng cӫa mӝt ÿiӋn tích ÿiӇm trong ÿiӋn trѭӡng tҥi mӝt vӏ trí cách q mӝt khoҧng r là:............................................................................................................92 4.3. ĈiӋn thӃ .................................................................................................................92 4.4. HiӋu ÿiӋn thӃ..........................................................................................................92 CHѬѪNG 2: DÒNG ĈIӊN KHÔNG ĈӘI ..........................................................................93 1. NHӲNG KHÁI NIӊM MӢ ĈҪU ................................................................................93 1.1. Ĉӏnh nghƭa dòng ÿiӋn: ...........................................................................................93 1.2. Bҧn chҩt dòng ÿiӋn trong các môi trѭӡng .............................................................93 2. NHӲNG ĈҤI LѬӦNG ĈҺC TRѬNG CӪA DÒNG ĈIӊN .......................................94 2.1. Cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn. .............................................................................................94 2.2. Véc tѫ mұt ÿӝ dòng ÿiӋn........................................................................................95 CHѬѪNG 3: TӮ TRѬӠNG DÒNG ĈIӊN KHÔNG ĈӘI..................................................97 1. THÍ NGHIӊM Vӄ TѬѪNG TÁC TӮ CӪA DÒNG ĈIӊN.........................................97 1.1.Thí nghiӋm 1: .........................................................................................................97 1.2. Thí nghiӋm 2: ........................................................................................................97 1.3. Thí nghiӋm 3: ........................................................................................................97 1.4. KӃt luұn. ................................................................................................................97 2. ĈӎNH LUҰT AMPE (AMPER) Vӄ TѬѪNG TÁC TӮ CӪA ĈÒNG ĈIӊN .............98 2.1. Phҫn tӱ dòng ÿiӋn. .................................................................................................98 2.2. Ĉӏnh luұt Ampe ..................................................................................................... 98 3. VÉC TѪ CҦM ӬNG TӮ, VÉC TѪ CѬӠNG ĈӜ TӮ TRѬӠNG .............................. 99 4 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
3.1.Véc tѫ cҧm ӭng tӯ B ..............................................................................................99 3.2. Nguyên lý chӗng chҩt tӯ trѭӡng. .........................................................................100 3.3. Véc tѫ cѭӡng ÿӝ tӯ trѭӡng H...............................................................................100 3.4. Véc tѫ cҧm ӭng tӯ B và cѭӡng ÿӝ tӯ trѭӡng H trong mӝt vài trѭӡng hӧp ÿһc biӋt. ....................................................................................................................................100 CHѬѪNG 4: CҦM ӬNG ĈIӊN TӮ..................................................................................104 1. THÍ NGHIӊM Vӄ HIӊN TѬӦNG CҦM ӬNG ĈIӊN TӮ .......................................104 1.1.Thí nghiӋm 1: .......................................................................................................104 1.2.Thí nghiӋm 2.........................................................................................................104 2. CÁC ĈӎNH LUҰT CѪ BҦN Vӄ CҦM ӬNG ĈIӊN TӮ..........................................105 2.1. Ĉӏnh luұt Len xѫ vӅ chiӅu dòng cҧm ӭng............................................................105 2.2. Ĉӏnh luұt Faraday vӅ suҩt ÿiӋn ÿӝng cҧm ӭng. ...................................................105 3. MӜT SӔ TRѬӠNG HӦP ĈҺC BIӊT CӪA CҦM ӬNG ĈIӊN TӮ ........................106 3.1. Dòng ÿiӋn xoay chiӅu. .........................................................................................106 3.2. Dòng ÿiӋn Phucô .................................................................................................107 CHѬѪNG 5: DAO ĈӜNG ĈIӊN TӮ- SÓNG ĈIӊN TӮ .................................................108 1. CÁC LUҰN ĈIӆM MACXOEN ............................................................................... 108 1.1. Luұn ÿiӇm Macxoen thӭ nhҩt:.............................................................................108 1.2. Luұn ÿiӇm thӭ hai cӫa Măcxoen .........................................................................109 2. SӴ TҤO THÀNH SÓNG ĈIӊN TӮ, CÁC TÍNH CHҨT, ĈҺC ĈIӄM CӪA SÓNG ĈIӊN TӮ. .......................................................................................................................109 2.1. Sӵ tҥo thành sóng ÿiӋn tӯ: ...................................................................................109 2.2. Các tính chҩt, ÿһc ÿiӇm cӫa sóng ÿiӋn tӯ: ...........................................................110 3. THANG SÓNG ĈIӊN TӮ. ........................................................................................110 PHҪN THӬ TѬ: QUANG HӐC ...........................................................................................112 CHѬѪNG 1: CѪ SӢ CӪA QUANG HÌNH HӐC. DӨNG CӨ QUANG HӐC................112 1. CÁC ĈӎNH LUҰT CѪ BҦN CӪA QUANG HÌNH HӐC........................................112 1.1. Ĉӏnh luұt vӅ sӵ truyӅn thҷng cӫa ánh sáng:.........................................................112 1.2. Ĉӏnh luұt vӅ tác ÿөng ÿӝc lұp cӫa các tia sáng:................................................... 112 1.3. Hai ÿӏnh luұt cӫa Ĉêcac (Descartes): ..................................................................112 14. HiӋn tѭӧng phҧn xҥ toàn phҫn..............................................................................114 2. DӨNG CӨ QUANG HӐC .........................................................................................116 2.1. Năng suҩt phân ly cӫa ÿөng cө quang hӑc. ......................................................... 116 2.2. Kính hiӇn vi quang hӑc........................................................................................ 118 2.3.Các loҥi kính hiӇn vi khác. ...................................................................................121 2.4. Phѭѫng pháp chiӃu và chөp bҵng hiӇn vi............................................................ 123 2.5. Kính hiӇn vi ÿiӋn tӱ. ............................................................................................123 CHѬѪNG 2: GIAO THOA ÁNH SÁNG ..........................................................................127 1. NGUYÊN LÝ HUYGHEN - FRÊNEN (HUYGHENS - FRESNEL) ....................... 127 2. LÝ THUYӂT CHUNG Vӄ HIӊN TѬӦNG GIAO THOA ÁNH SÁNG.................. 128 2.1. Thí nghiӋm Yâng (Young). ................................................................................. 128 2.2. ĈiӅu kiӋn ÿӇ có giao thoa ánh sáng. Nguӗn kӃt hӧp. ..........................................129 2.3. Bài toán tәng quát vӅ giao thoa ánh sáng. Cӵc ÿҥi và cӵc tiӇu giao thoa. ..........131 3. GIAO THOA CӪA HAI CHÙM TIA SÁNG ............................................................ 134 3.1. Hình ҧnh vân giao thoa........................................................................................134 3.2. Vӏ trí các vân giao thoa........................................................................................ 135 4. ӬNG DӨNG HIÊN TѬӦNG GIAO THOA.............................................................. 136 4.1. Ĉo chiӃt suҩt chҩt lӓng và chҩt khí - Giao thoa kӃ Relây (Rayleigh)..................136 4.2. Khҧo sát ÿӝ nhҹn cӫa bӅ mһt - giao thoa kӃ Linhich........................................... 138 CHѬѪNG 3 NHIӈU XҤ ÁNH SÁNG ..............................................................................139 1. LÝ THUYӂT CHUNG Vӄ NHIӈU XҤ ÁNH SÁNG ..............................................139 1.1. HiӋn tѭӧng nhiӉu xҥ ánh sáng .............................................................................139 5 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
1.2. Phѭѫng pháp ÿӟi cҫu Frênen ............................................................................... 139 2. NHIӈU XҤ CӪA SÓNG QUA CÂU LÔ TRÒN ......................................................141 3. NHIӈU XҤ GÂY BӢI CÁC SÓNG PHҶNG............................................................ 144 3.1.NhiӉu xҥ qua mӝt khe hҽp ....................................................................................144 3.2. NhiӉu xҥ qua nhiӅu khe hҽp ................................................................................147 3.3. Cách tӱ nhiӉu xҥ:.................................................................................................148 CHѬѪNG 4: PHÂN CӴC ÁNH SÁNG............................................................................151 1. ÁNH SÁNG TӴ NHIÊN VÀ ÁNH SÁNG PHÂN CӴC ..........................................151 2. SӴ PHÂN CӴC ÁNH SÁNG DO TRUYӄN QUA BҦN TURMALIN DÀY - ĈӎNH LUҰT MALUS .............................................................................................................. 152 2.1. HiӋn tѭӧng phân cӵc ánh sáng khi truyӅn qua bҧn Tuamalin dҫy. .....................152 2.2. Ĉӏnh luұt Maluyt.................................................................................................. 152 3. PHÂN CӴC VÌ PHҦN XҤ. ĈӎNH LUҰT BRIUTѪ (BREWSTER) ....................... 153 4. PHÂN CӴC QUAY - ӬNG DӨNG........................................................................... 154 4.1. HiӋn tѭӧng phân cӵc quay................................................................................... 154 4.2. Ĉӏnh luұt Bio. ...................................................................................................... 155 4.3. Phân cӵc nghiӋm. Ӭng dөng ...............................................................................156 CHѬѪNG 5: HIӊN TѬӦNG QUANG ĈIӊN ...................................................................157 1. HIÊN TѬӦNG QUANG ĈIÊN: ................................................................................157 1.1. Ĉӏnh nghƭa: ..........................................................................................................157 1.2. Thí nghiӋm Stoletov: ...........................................................................................157 1.3. Ĉѭӡng ÿһc trѭng Vôn - Ampe.............................................................................157 2. CÁC ĈӎNH LUҰT QUANG ĈIӊN. ..........................................................................158 2.1. Ĉӏnh luұt vӅ giӟi hҥn quang ÿiӋn: .......................................................................158 2.2. Ĉӏnh luұt vӅ dòng quang ÿiӋn bão hoà: ............................................................... 158 2.3. Ĉӏnh luұt vӅ ÿӝng năng ban ÿҫu cӵc ÿҥi cӫa electron quang ÿiӋn: .....................158 3. THUYӂT LѬӦNG TӰ ÁNH SÁNG CӪA EINSTEIN VÀ GIҦI THÍCH CÁC ĈӎNH LUҰT QUANG ĈIӊN: ..................................................................................................158 3.1. ThuyӃt lѭӧng tӱ ánh sáng cӫa Einstein: Gӗm nhӳng nӝi dung chính sau:.......... 158 3.2. Giҧi thích các ÿӏnh luұt quang ÿiӋn: ....................................................................159 CHѬѪNG 6: SӴ HҨP THӨ ÁNH SÁNG......................................................................... 161 1. ĈӎNH LUҰT HҨP THӨ ÁNH SÁNG....................................................................... 161 2. ӬNG DӨNG QUANG PHӘ HҨP THӨ PHÂN TӰ..................................................164 3.1. Phân tích ÿӏnh tính...............................................................................................164 3.2. Phân tích ÿӏnh lѭӧng............................................................................................165 3.3. Máy quang phә ....................................................................................................166 CHѬѪNG 7: KIӂN THӬC CѪ BҦN Vӄ LASER ............................................................167 1. KHÁI NIӊM Vӄ BӬC XҤ CҦM ӬNG ....................................................................167 2. LASER VÀ MÁY PHÁT TIA LASER......................................................................168 3. SѪ LѬӦC Vӄ TÍNH CHҨT CӪA CHÙM TIA LASER ..........................................169 4. ӬNG DӨNG CӪA LASER........................................................................................169 PHҪN THӬ NĂM: PHÓNG XҤ VÀ PHÓNG XҤ SINH HӐC...........................................171 CHѬѪNG 1: PHÓNG XҤ VÀ PHÓNG XҤ SINH HӐC .................................................171 1. CÁC ĈҺC TRѬNG CѪ BҦN CӪA PHÓNG XҤ.....................................................171 1.1. Thành phҫn tia phóng xҥ: ....................................................................................171 1.2. Ĉӏnh luұt phóng xҥ: .............................................................................................172 1.3. Các ÿѫn vӏ ÿo phóng xҥ:......................................................................................174 2. CÁC PHѬѪNG PHÁP GHI ĈO PHÓNG XҤ ..........................................................176 2.1. Ӕng ÿӃm ion hoá: ................................................................................................ 176 2.2. Ӕng ÿӃm nhҩp nháy:............................................................................................176 2.3. Buӗng Wilson:.....................................................................................................177 2.4. Phѭѫng pháp nhǊ tѭѫng kính ҧnh: ......................................................................177 6 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
2.5. Phѭѫng pháp buӗng bӑt:...................................................................................... 177 3. TѬѪNG TÁC CӪA TIA PHÓNG XҤ VӞI VҰT CHҨT .........................................178 3.1. Tѭѫng tác cӫa hҥt mang ÿiӋn vӟi vұt chҩt:..........................................................178 3.2. Tѭѫng tác cӫa các hҥt không mang ÿiӋn vӟi vұt chҩt: ........................................179 4. CÁC HIӊU ӬNG SINH HӐC CӪA PHÓNG XҤ.....................................................180 4.1. Tác dөng sinh hӑc cӫa phóng xҥ. ........................................................................180 4.2. Ӭng dөng ÿӗng vӏ phóng xҥ trong y hӑc. ............................................................ 181 5. AN TOÀN PHÓNG XҤ.............................................................................................186 5.1. Nhӳng nguӗn chiӃu xҥ ҧnh hѭӣng ÿӃn con ngѭӡi:.............................................. 186 5.2. LiӅu tӕi ÿa cho phép: ........................................................................................... 187 5.3. Các biӋn pháp chӫ yӃu ÿӇ ÿҧm hҧo an toàn phóng xҥ:........................................188 5.4. Các hoá chҩt bҧo vӋ:............................................................................................190 5.5. Tә chӭc làm viӋc và theo dõi kiӇm tra ................................................................191 CHѬѪNG 2: ӬNG DӨNG MӜT SӔ KӺ THUҰT VҰT LÝ VÀO VIӊC CHҬN ĈOÁN BӊNH BҴNG HÌNH ҦNH ................................................................................................194 1. NGUYÊN LÝ TҤO HÌNH CHUNG .........................................................................194 2. NGUYÊN LÝ TҤO HÌNH TRONG CHӨP CҲT LӞP.............................................195 3. CHӨP CҲT LӞP DÙNG VI TÍNH............................................................................196 (CTS - COMPUTERIZED TOMOGRAPHY SCANNER) ........................................... 196 TÀI LIӊU THAM KHҦO ..................................................................................................197 7 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
LӠI NÓI ĈҪU Ngày nay, nhͷng thành t͹u cͯa v̵t lý ÿ˱ͫc ͱng dͭng r͡ng rãi trong nhi͉u lƭnh v͹c, ÿ̿c bi͏t trong Y h͕c, nhͷng ͱng dͭng V̵t lý h͕c nh˱: s͵ dͭng các kͿ thu̵t v̵t lý trong cẖn ÿoán và ÿi͉u tr͓, ÿi͏n tim, ÿi͏n tâm ÿ͛, ÿi͏n não ÿ͛, ÿi͉u tr͓ b̹ng nhi͏t, b̹ng tͳ tr˱ͥng, ͱng dͭng cͯa âm và siêu âm, chͭp X quang, sͫi quang h͕c trong m͝ n͡i soi, ͱng dͭng cͯa phóng x̩, chͭp hình c̷t lͣp vi tính, chͭp c͡ng h˱ͧng tͳ h̩t nhân, m̷t và các ͱng dͭng quang h͕c, ͱng dͭng cͯa ánh sáng trong ÿi͉u tr͓, nhͷng ͱng dͭng cͯa laser… ÿã làm cho ngành Y - D˱ͫc có m͡t s͹ phát tri͋n v˱ͫt b̵c, giúp các th̯y thu͙c cẖn ÿoán và ÿi͉u tr͓ chính xác và hi͏u qu̫ cao. Gi̫ng d̩y môn V̵t lí ÿ̩i c˱˯ng nh̹m trang b͓ cho sinh viên ph˱˯ng pháp t˱ duy khoa h͕c k͇t hͫp vͣi th͹c ti͍n, cung c̭p các khái ni͏m, nguyên lí, quy lu̵t c˯ b̫n nh̭t cͯa v̵t lý, ÿ͋ tͳ ÿó có th͋ h͕c các môn h͕c khác nh˱: Hóa vô c˯, Hóa - Lý, Lý sinh y h͕c, V̵t lí tr͓ li͏u - phͭc h͛i chͱc năng, cẖn ÿoán hình ̫nh, Y h͕c h̩t nhân và các môn h͕c khác có liên quan. Giáo trình này ÿ˱ͫc biên so̩n theo ch˱˯ng trình ÿào t̩o mͣi xây d͹ng cͯa tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c Y D˱ͫc - Ĉ̩i h͕c Thái Nguyên. N͡i dung cͯa tài li͏u cung c̭p nhͷng ki͇n thͱc c˯ b̫n v͉: C˯ h͕c, ÿi͏n h͕c, nhi͏t h͕c, quang h͕c, phóng x̩, h̩t nhân nguyên t͵… phͭc vͭ nghành Y - D˱ͫc. Do ÿ͙i t˱ͫng ÿào t̩o chͯ y͇u là sinh viên mi͉n núi, nên kh̫ năng ti͇p thu ki͇n thͱc v̵t lý có nhi͉u h̩n ch͇. Vì v̵y, vi͏c biên so̩n m͡t giáo trình V̵t lý ÿ̩i c˱˯ng ÿ̫m b̫o tính c˯ b̫n và h͏ th͙ng ki͇n thͱc, phù hͫp vͣi ch˱˯ng trình cͯa B͡, vͳa phù hͫp vͣi ÿ͙i t˱ͫng ÿào t̩o là m͡t vi͏c làm c̯n thi͇t. Giáo trình ÿ˱ͫc biên so̩n l̯n ÿ̯u, do kh̫ năng và kinh nghi͏m còn h̩n ch͇, ch̷c ch̷n không tránh kh͗i thi͇u sót. Chúng tôi r̭t mong nh̵n ÿ˱ͫc các ý ki͇n ÿóng góp cͯa các b̩n ÿ͛ng nghi͏p và các em sinh viên ÿ͋ giáo trình ngày càng ÿ˱ͫc hoàn ch͑nh h˯n. Xin chân thành c̫m ˯n. Thái Nguyên, ngày 27 tháng 2 năm 2008 Các tác giҧ 8 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
PHҪN THӬ NHҨT: CѪ HӐC BÀI MӢ ĈҪU: CÁC KHÁI NIӊM ĈҤI CѬѪNG 1. ChuyӇn ÿӝng cѫ hӑc: Là sӵ thay ÿәi vӏ trí cӫa vұt hay mӝt bӝ phұn cӫa vұt trong không gian theo thӡi gian. 2. Chҩt ÿiӇm: Là mӝt vұt có khӕi lѭӧng nhѭng có kích thѭӟc nhӓ không ÿáng kӇ so vӟi nhӳng khoҧng cách mà ta ÿang khҧo sát. Mӝt tұp hӧp chҩt ÿiӇm gӑi là hӋ chҩt ÿiӇm (Mӝt vұt có thӇ coi là tұp hӧp cӫa vô sӕ chҩt ÿiӇm). Chҩt ÿiӇm có tính tѭѫng ÿӕi. Ví dө: Electron chuyӇn ÿӝng trên qǊi ÿҥo quanh hҥt nhân; Trái Ĉҩt quay xung quanh Mһt Trӡi ÿѭӧc coi là chҩt ÿiӇm. 3. HӋ qui chiӃu: Vұt ÿѭӧc chӑn làm mӕc, cùng vӟi hӋ toҥ ÿӝ và mӝt chiӃc ÿӗng hӗ gҳn liӅn vӟi nó, ÿӇ xác ÿӏnh vӏ trí cӫa vұt khác, gӑi là hӋ qui chiӃu. 4. Phѭѫng trình chuyӇn ÿӝng cӫa chҩt ÿiӇm: Trong hӋ toҥ ÿӝ ĈӅ các, vӏ trí cӫa chҩt ÿiӇm M tҥi mӝt thӡi ÿiӇm nào ÿó ÿѭӧc xác ÿӏnh bӣi 3 & toҥ ÿӝ x, y, z hoһc bӣi bán kính véc tѫ r , ÿӅu là nhӳng hàm cӫa thӡi gian. x = x (t); y = y (t); z = z (t) & & r = r (t) Các phѭѫng trình trên gӑi là các phѭѫng trình chuyӇn ÿӝng cӫa chҩt ÿiӇm. 5. Quӻ ÿҥo chuyӇn ÿӝng: QuͿ ÿ̩o chuy͋n ÿ͡ng là ÿ˱ͥng mà ch̭t ÿi͋m v̩ch ra trong không gian khi chuy͋n ÿ͡ng. Muӕn xác ÿӏnh ÿѭӧc dҥng quӻ ÿҥo, ta phҧi tìm phѭѫng trình quӻ ÿҥo. Phѭѫng trình quӻ ÿҥo là phѭѫng trình biӇu diӉn mӕi quan hӋ giӳa các toҥ ÿӝ. Ví dө: y = ax2 + bx +c (Quӻ ÿҥo parabol) 9 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
6. Tính chҩt tѭѫng ÿӕi cӫa chuyӇn ÿӝng: ChuyӇn ÿӝng có tính tѭѫng ÿӕi, tuǤ theo hӋ qui chiӃu ta chӑn, mӝt vұt có thӇ coi là ÿӭng yên hay chuyӇn ÿӝng. Ví dө: Mӝt ngѭӡi ÿang ÿӭng yên trên tàu hoҧ, nhѭng lҥi chuyӇn ÿӝng so vӟi cây bên ÿѭӡng. 7. Ĉѫn vӏ ÿo lѭӡng: Mӛi mӝt thuӝc tính cӫa mӝt ÿӕi tѭӧng vұt lý ÿѭӧc ÿһc trѭng bӣi mӝt hay nhiӅu ÿҥi lѭӧng vұt lý. Mӝt trong nhӳng vҩn ÿӅ cѫ bҧn cӫa vұt lí hӑc là ÿo lѭӡng các ÿҥi lѭӧng vұt lý. Ngѭӡi ta phҧi chӑn mӝt ÿҥi lѭӧng làm mүu gӑi là ÿѫn vӏ. Tӯ năm 1965 ngѭӡi ta ÿã chӑn hӋ ÿo lѭӡng quӕc tӃ Si (System International - HӋ quӕc tӃ) Bҧng 1: Bҧy ÿҥi lѭӧng vұt lý cѫ bҧn trong hӋ SI ChiӅu dài L met m Khӕi lѭѫng M kilogam kg Thӡi gian T giây s Cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn I ampe A Cѭӡng ÿӝ sáng J candela Cd NhiӋt ÿӝ T kelvin K Lѭӧng vұt chҩt N mol Mol Muӕn biӇu diӉn nhӳng sӕ rҩt nhӓ hay rҩt lӟn, ngѭӡi ta dùng luӻ thӯa 10. Ví dө: 3,6 mA = 3,6.10-3A 2,0 nm = 2,0.10-9nm Bҧng 2 Thӯa sӕ Tên tiӅn tӕ Kí hiӋu Thӯa sӕ Tên tiӅn tӕ Ký hiӋu 1012 Tera T 10-1 dexi d 109 Giga G 10-2 centi c 106 Mega M 10-3 mini m 103 Kilo K 10-6 micro P 102 Hecto H 10-9 nano n 101 Deca D 10-12 pico p 10 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
8. Thӭ nguyên Thӭ nguyên cӫa mӝt ÿҥi lѭӧng vұt lí là công thӭc nêu lên sӵ phө thuӝc cӫa ÿҥi lѭӧng ÿó vào các ÿҥi lѭӧng cѫ bҧn. Ví dө: Vұn tӕc = ChiӅu dài / Thӡi gian Ta kí hiӋu thӭ nguyên vұn tӕc là: [Vұn tӕc] = L/T = LI-1 Ĉѫn vӏ cӫa vұn tӕc là: m/s. Nhӡ khái niӋm thӭ nguyên ta có thӇ kiӇm nghiӋm lҥi ÿӝ ÿúng ÿҳn cӫa mӝt công thӭc vұt lý vì hai vӃ cӫa mӝt công thӭc vұt lý phҧi có thӭ nguyên nhѭ nhau . Ví dө: Công thӭc chu kǤ cӫa con lҳc: Thӭ nguyên cӫa hai vӃ là: Nhѭ vұy vӅ mһt thӭ nguyên công thӭc trên là hӧp lý. 9. Các ÿҥi lѭӧng vұt lý: Mӛi thuӝc tính cӫa mӝt ÿӕi tѭӧng vұt lý (Mӝt vұt thӇ, mӝt hiӋn tѭӧng, mӝt quá trình ...) ÿѭӧc ÿһc trѭng bӣi mӝt hay nhiӅu ÿҥi lѭӧng vұt lý. Ví dө: Khӕi lѭӧng, thӡi gian, thӇ tích, lӵc, năng lѭӧng ... Các ÿҥi lѭӧng vұt lí có thӇ là vô hѭӟng hay ÿҥi lѭӧng véc tѫ (hӳu hѭӟng) 9.1. Xác ÿӏnh mӝt ÿҥi lѭӧng vô hѭӟng: Nghƭa là xác ÿӏnh giá trӏ cӫa nó, có nhӳng ÿҥi lѭӧng vô hѭӟng không âm nhѭ: ThӇ tích, khӕi lѭӧng ..., có nhӳng ÿҥi lѭӧng vô hѭӟng mà giá trӏ có thӇ âm hay dѭѫng, ví dө nhѭ: ÿiӋn tích, hiӋu ÿiӋn thӃ . 9.2. Xác ÿӏnh mӝt ÿҥi lѭӧng véc tѫ . Nghƭa là xác ÿӏnh ÿiӇm ÿһt, phѭѫng, chiӅu, và ÿӝ lӟn cӫa véc tѫ ÿһc trѭng cho ÿҥi & & lѭӧng ÿó. Ví dө: lӵc F , cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng E ... 11 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
CHѬѪNG 1 ĈӜNG HӐC CHҨT ĈIӆM Ĉӝng hӑc là mӝt phҫn cӫa cѫ hӑc nghiên cӭu các qui luұt vұn ÿӝng cѫ, không chú ý ÿӃn nguyên nhân ÿã gây ra ҧnh hѭӣng, tác ÿӝng lên vұn ÿӝng cѫ. 1. VÉC TѪ DӎCH CHUYӆN Giҧ thiӃt có mӝt chҩt ÿiӇm vұn ÿӝng cѫ. Sau thӡi gian t vҥch ra qǊi ÿҥo cong AB. Ngѭӡi ta gӑi ÿӝ dài cӫa ÿoҥn ÿѭӡng AB là ÿoҥn ÿѭӡng dӏch chuyӇn, ký hiӋu là S. S là mӝt hàm cӫa thӡi gian: S = S (t) N͇u xét ÿo̩n ÿ˱ͥng d͓ch chuy͋n AB tͳ A ÿ͇n B hay tͳ B v͉ A thì ÿ͡ dài, tính ch̭t, ÿ͡ cong ... không khác gì nhau. N͇u ḽy A làm g͙c, B làm ng͕n, vͅ véc t˯ AB ng˱ͥi ta g͕i véc t˯ AB là & véc t˯ d͓ch chuy͋n, kí hi͏u là L . Véc t˯ d͓ch chuy͋n khác ÿo̩n ÿ˱ͥng d͓ch chuy͋n S v͉ ÿ͡ dài v͉ tính ch̭t, véc t˯ ch͑ h˱ͣng chuy͋n ÿ͡ng. Do vұy không thӇ dùng ÿoҥn ÿѭӡng dӏch chuyӇn S ÿӇ thay cho véc tѫ dӏch chuyӇn & L và ngѭӧc lҥi. Nhѭng xét trong thӡi gian vô cùng nhӓ dt, chҩt ÿiӇm ÿi ÿѭӧc ÿoҥn ÿѭӡng vô cùng nhӓ dS, véc tѫ dӏch chuyӇn tѭѫng ӭng dL. Ta thҩy vӅ ÿӝ lӟn dS = dL (dây cung chұp lên cung vi phân). Khi chҩt ÿiӇm chuyӇn ÿӝng thҷng, có quӻ ÿҥo là mӝt ÿoҥn thҷng thì các véc tѫ dӏch chuyӇn vi phân dL trùng phѭѫng vӟi ÿoҥn ÿѭӡng dӏch chuyӇn dS. Khi chҩt ÿiӇm chuyӇn ÿӝng cong, có quӻ ÿҥo là mӝt ÿѭӡng cong, thì các véc tѫ dӏch chuyӇn dL có phѭѫng tiӃp tuyӃn vӟi ÿoҥn ÿѭӡng dӏch chuyӇn dS. 2. VҰN TӔC 2.1. Ĉӏnh nghƭa: Vұn tӕc là ÿҥi lѭӧng vұt lý ÿһc trѭng cho sӵ biӃn ÿәi cӫa quãng ÿѭӡng dӏch chuyӇn theo thӡi gian. Nó chӍ cѭӡng ÿӝ chuyӇn ÿӝng. Kí hiӋu: v Ĉѫn vӏ: m/s (trong hӋ SI) 12 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
2.1.1. V̵n t͙c trung bình Là tӍ sӕ giӳa ÿoҥn ÿѭӡng dӏch chuyӇn 'S mà chҩt ÿiӇm ÿi ÿѭӧc sau khoҧng thӡi gian 't vӟi khoҧng thӡi gian 't ÿó: Trong mӝt khoҧng thӡi gian chuyӇn ÿӝng 't, chҩt ÿiӇm có thӇ có vұn tӕc không ÿӅu, khi nhanh, khi chұm. Do ÿó vұn tӕc trung bình v không ÿһc trѭng cho cѭӡng ÿӝ chuyӇn ÿӝng cӫa chҩt ÿiӇm ӣ tӯng thӡi ÿiӇm, tӯng vӏ trí mӝt trên quӻ ÿҥo. Do ÿó ngѭӡi ta dùng khái niӋm vұn tӕc tӭc thӡi. 2.1.2. V̵n t͙c tͱc thͥi: Là vұn tӕc cӫa chҩt ÿiӇm ӣ mӝt thӡi ÿiӇm xác ÿӏnh Vұn tӕc tӭc thӡi có ÿӝ lӟn bҵng ÿҥo hàm bұc nhҩt cӫa quãng ÿѭӡng theo thӡi gian. Ӣ mӛi thӡi ÿiӇm xác ÿӏnh, chҩt ÿiӇm có mӝt giá trӏ vұn tӕc tӭc thӡi xác ÿӏnh. Vұy vұn tӕc tӭc thӡi cǊng là mӝt hàm sӕ cӫa thӡi gian chuyӇn ÿӝng: 2.2. Véc tѫ vұn tӕc: Khi chuyӇn ÿӝng, chҩt ÿiӇm có vұn tӕc lúc nhanh, lúc chұm, khi ÿi theo hѭӟng này, khi ÿi theo hѭӟng khác. Do vұy ÿӇ biӇu thӏ vұn tӕc chuyӇn ÿӝng cӫa mӝt chҩt ÿiӇm, chúng ta phҧi dùng mӝt véc tѫ ÿӇ mô tҧ cҧ vӅ ÿӝ lӟn và phѭѫng chiӅu. & Ký hiӋu: véc tѫ vұn tӕc v 2.2.1. Véc t˯ v̵n t͙c trung bình: Sau mӝt khoҧng thӡi gian 't chҩt ÿiӇm ÿi ÿѭӧc ÿoҥn ÿѭӡng 'S, có véc tѫ dӏch chuyӇn tѭѫng ӭng là 'L . Véc tѫ vұn tӕc trung bình: 2.2.2. Véc t˯ v̵n t͙c tͱc thͥi Véc tѫ vұn tӕc trung bình không ÿһc trѭng cho chuyӇn ÿӝng cӫa chҩt ÿiӇm ӣ tӯng thӡi ÿiӇm, ta dùng khái niӋm véc tѫ vұn tӕc tӭc thӡi (gӑi tҳt là véc tѫ vұn tӕc). & v có phѭѫng chiӅu là phѭѫng chiӅu cӫa dL (phѭѫng tiӃp tuyӃn vӟi quӻ ÿҥo cong tҥi ÿiӇm xét) 13 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
Ĉӝ lӟn: (bҵng ÿҥo hàm bұc nhҩt cӫa quãng ÿѭӡng dӏch chuyӇn theo thӡi gian) Chҩt ÿiӇm chuyӇn ÿӝng trên mһt phҷng thì toҥ ÿӝ cӫa nó có hai thành phҫn (x, y). NӃu chҩt ÿiӇm chuyӇn ÿӝng trong không gian vұn tӕc có ba thành phҫn. 2.3. Ý nghƭa: & + Véc tѫ vұn tӕc v cho biӃt chuyӇn ÿӝng là cong hay thҷng, biӃn ÿәi hay ÿӅu & - NӃu v có phѭѫng không ÿәi theo thӡi gian thì chuyӇn ÿӝng không ÿәi phѭѫng, quӻ ÿҥo là mӝt ÿoҥn thҷng. & - NӃu v có phѭѫng và ÿӝ lӟn không ÿәi theo thӡi gian thì chuyӇn ÿӝng là thҷng ÿӅu. & - NӃu v có phѭѫng và ÿӝ lӟn luôn thay ÿәi theo thӡi gian thì chuyӇn ÿӝng là cong, biӃn ÿәi, qǊi ÿҥo là mӝt ÿѭӡng cong. + BiӃt ÿӝ lӟn v suy ra quãng ÿѭӡng dӏch chuyӇn 3. GIA TӔC 3.1. Ĉӏnh nghƭa: Gia tӕc là mӝt ÿҥi lѭӧng vұt lý ÿһc trѭng tho sӵ biӃn ÿәi cӫa véc tѫ vұn tӕc theo thӡi gian. & Kí hiӋu là a . Ĉѫn vӏ trong hӋ SI: m/s2. 3.2. BiӇu thӭc: 3.2.1. Gia t͙c trung bình: Gia tӕc trung bình cӫa chuyӇn ÿӝng trong khoҧng thӡi gian 't là tӍ sӕ giӳa ÿӝ biӃn & thiên vұn tӕc ' v vӟi khoҧng thӡi gian 't xҧy ra ÿӝ biӃn thiên vұn tӕc ÿó. 3.3.2. Gia t͙c tͱc thͥi: Là ÿҥi lѭӧng ÿһc trѭng cho sӵ biӃn ÿәi cӫa vectѫ vұn tӕc ӣ tҥi mӝt thӡi ÿiӇm xác ÿӏnh (gӑi là gia tӕc). 14 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
Khoҧng thӡi gian 't càng nhӓ thì gia tӕc trung bình càng ÿһc trѭng chính xác cho sӵ biӃn thiên cӫa vұn tӕc. Vұy: Gia t͙c là ÿ̩i l˱ͫng véc t˯ b̹ng ÿ̩o hàm b̵c nh̭t cͯa véc t˯ v̵n t͙c theo thͥi gian. 3.3. Các thành phҫn cӫa gia tӕc: Gia tӕc là mӝt ÿҥi lѭӧng véc tѫ nên ta có thӇ phân chia gia tӕc ra làm 2 thành phҫn: gia tӕc tiӃp tuyӃn at và gia tӕc pháp tuyӃn a n . Mӛi thành phҫn cӫa gia tӕc ÿһc trѭng cho sӵ biӃn ÿәi cӫa véc tѫ vұn tӕc vӅ mӑi phѭѫng diӋn: ÿӝ lӟn và phѭѫng chiӅu. Xét mӝt chҩt ÿiӇm chuyӇn ÿӝng cong, giҧ sӱ sau thӡi gian 't rҩt nhӓ, sao cho quӻ ÿҥo MM1 có thӇ coi nhѭ mӝt cung trên ÿѭӡng tròn tâm O, bán kính R: Tҥi ÿiӇm M: chҩt ÿiӇm có vұn tӕc v biӇu diӉn bҵng véc tѫ MA & & - Sau thӡi gian 't, chҩt ÿiӇm ӣ vӏ trí M1 có véc tѫ vұn tӕc v1 v 'v biӇu diӉn bӣi véc tѫ MA . - Tӯ ÿiӇm M vӁ véc tѫ MB v1 . Nӕi A và B ta ÿѭӧc vectѫ - Tӯ ÿiӇm M trên phѭѫng v, ta ÿһt ÿoҥn MC = v1. N͙i C và B, theo hình vͅ ta có: & V̵y gia t͙c a ÿ˱ͫc phân tích thành hai thành ph̯n. Ta hãy tìm ý nghƭa cͯa tͳng thành ph̯n. 3.3.1. Gia t͙c ti͇p tuy͇n & - Phѭѫng cӫa at : là phѭѫng cӫa ' vt , khi 't - > 0. Nghƭa là phѭѫng tiӃp tuyӃn vӟi quӻ ÿҥo cong lҥi M. Do ÿó at ÿѭӧc coi là gia tӕc tiӃp tuyӃn. 15 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
& - ChiӅu cӫa at : là chiӅu cӫa ' vt , cùng chiӅu V nӃu v1 > v và ngѭӧc lҥi (nghƭa là cùng chiӅu chuyӇn ÿӝng, nӃu chuyӇn ÿӝng nhanh dҫn, at ngѭӧc chiӅu chuyӇn ÿӝng nӃu chuyӇn ÿӝng chұm dҫn v1 < v) Vұy gia tӕc tiӃp tuyӃn có ÿӝ lӟn bҵng ÿҥo hàm bұc nhҩt ÿӝ lӟn cӫa vұn tӕc theo thӡi gian. Ĉӝ lӟn cӫa vұn tӕc biӃn ÿәi càng nhiӅu, at càng lӟn . Vì vұy ta nói: gia t͙c ti͇p tuy͇n ÿ̿c tr˱ng cho s͹ bi͇n ÿ͝i cͯa véc t˯ v̵n t͙c v͉ m̿t ÿ͡ lͣn. 3.3.2. Gia t͙c pháp tuy͇n: Phѭѫng cӫa a n : là phѭѫng cӫa ' vn khi 't - > 0. Véc tѫ ' vn hӧp vӟi phѭѫng tiӃp tuyӃn MC mӝt góc: Trong ÿó: Khi 't - > 0; ÿiӇm M1 tiӃn tӟi trùng M; 'D - > 0 do ÿó Nghƭa là a n có phѭѫng trùng vӟi pháp tuyӃn cӫa quӻ ÿҥo cong tҥi ÿiӇm M. Vì thӃ a n ÿѭӧc coi là gia tӕc pháp tuyӃn. ChiӅu cӫa a n : là chiӅu cӫa ' vn luôn hѭӟng vӅ phía tâm cӫa quӻ ÿҥo, nghƭa là hѭӟng vӅ tâm 0 cӫa ÿѭӡng tròn, do ÿó a n còn ÿѭӧc gӑi là gia tӕc hѭӟng tâm. + Ĉӝ lӟn cӫa a n : Tӯ hình vӁ ta thҩy 'MCB ÿӗng dҥng vӟi 'OMM1. Do ÿó: Khi 't - > 0; MM1 | 'S nên 16 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
do ÿó Tӯ công thӭc trên ta suy ra: gia t͙c pháp tuy͇n ÿ̿c tr˱ng cho s͹ thay ÿ͝i ph˱˯ng cͯa véc t˯ v̵n t͙c. Th͹c v̵y: vͣi m͡t giá tr͓ v xác ÿ͓nh, bán kính R cͯa quͿ ÿ̩o càng nh͗, an càng lͣn quͿ ÿ̩o càng cong, nghƭa là ph˱˯ng cͯa v thay ÿ͝i càng nhi͉u và ng˱ͫc l̩i. 3.3.3. K͇t lu̵n: Véc t˯ gia t͙c có th͋ phân tích thành hai thành ph̯n: - Gia t͙c ti͇p tuy͇n at ÿ̿c tr˱ng cho s͹ bi͇n ÿ͝i cͯa vec t˯ v̵n t͙c v͉ ÿ͡ lͣn. - Gia tӕc pháp tuyӃn an ÿһc trѭng cho sӵ biӃn ÿәi cӫa véc tѫ vұn tӕc vӅ phѭѫng. VӅ ÿӝ lӟn: 17 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
4. MӜT SӔ DҤNG CHUYӆN ĈӜNG ĈҺC BIӊT 4.1. ChuyӇn ÿӝng thҷng biӃn ÿәi ÿӅu: ChuyӇn ÿӝng thҷng có v không ÿәi phѭѫng, do ÿó an = 0. ChuyӇn ÿӝng biӃn ÿәi nên a # 0. ChuyӇn ÿӝng thҷng biӃn ÿәi ÿӅu có Do ÿó: Ӣ thӡi ÿiӇm ÿҫu t = 0; thì v = v0 Ta có: Ӣ t = 0 thì chҩt ÿiӇm ÿi ÿѭӧc quãng ÿѭӡng S0; nghƭa là c = S0 * NӃu vұt rѫi tӵ do tӯ ÿӝ cao h xuӕng ÿҩt, ta có: g: gia tӕc trӑng trѭӡng. v = g.t v2 = 2gh. 4.2. ChuyӇn ÿӝng tròn: 4.2.1. Ĉ͓nh nghƭa: ChuyӇn ÿӝng tròn là chuyӇn ÿӝng mà sӵ biӃn ÿәi vӅ phѭѫng cӫa véc tѫ vұn tӕc ӣ 18 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
tҥi mӑi ÿiӇm trên qǊi ÿҥo, tҥi mӑi thӡi ÿiӇm là bҵng nhau. QǊi ÿҥo là mӝt ÿѭӡng tròn. Ĉӕi vӟi chҩt ÿiӇm chuyӇn ÿӝng tròn, ngoài các ÿҥi lѭӧng vұn tӕc dài, gia tӕc dài ngѭӡi ta còn dùng các ÿҥi lѭӧng ÿһc trѭng khác là vұn tӕc góc, gia tӕc góc ÿӇ mô tҧ chuyӇn ÿӝng. 4.2.2. V̵n t͙c góc (Z) Sau thӡi gian 't chҩt ÿiӇm ÿi tӯ M ÿӃn M1. Bán kính quƭ ÿҥo quét ÿѭӧc mӝt góc 'T. Vұn tӕc góc trung bình: - Vұn tӕc góc tӭc thӡi: Vұy: v̵n t͙c góc tͱc thͥi (g͕i l̷t là v̵n t͙c góc) có ÿ͡ lͣn b̹ng ÿ̩o hàm b̵c nh̭t cͯa góc quay ÿ͙i vͣi thͥi gian. Quy ˱ͣc vͅ véc t˯ v̵n t͙c góc Z nh˱ sau: + Có g͙c t̩i tâm O dT + Có ÿ͡ lͣn b̹ng dt + Có ph˱˯ng vuông góc vͣi quͿ g̩o tròn + Có chiӅu ÿѭӧc xác ÿӏnh theo quy tҳc vһn nút chai: nӃu quay cán vһn nút chai theo chiӅu chuyӇn ÿӝng cӫa chҩt ÿiӇm thì chiӅu tiӃn hay lùi cӫa thân vһn nút chai là chiӅu cӫa véc tѫ vұn tӕc góc. + Ĉѫn vӏ ÿo: rad/s 4.2.3 Gia t͙c góc: Là ÿҥi lѭӧng vұt lý ÿһc trѭng cho sӵ biӃn ÿәi cӫa véc tѫ vұn tӕc góc theo thӡi gian. - Gia tӕc góc trung bình: - Gia tӕc góc tӭc thӡi: 19 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
& Gia tӕc góc E là mӝt véc tѫ bҵng ÿҥo hàm bұc nhҩt cӫa véc tѫ vұn tӕc góc ÿӕi vӟi thӡi gian. + Có phѭѫng: là phѭѫng cӫa Z , nghƭa là phѭѫng vuông góc vӟi mһt phҷng quӻ ÿҥo tròn. + ChiӅu: Có chiӅu cùng chiӅu vӟi vұn tӕc góc Z , nӃu chuyӇn ÿӝng là nhanh dҫn và ngѭӧc chiӅu Z nӃu chuyӇn ÿӝng là chұm dҫn (Z2 < Z1) + Ĉ͡ lͣn: + Ĉ˯n v͓ ÿo: rad/s2. 4.2.4. S͹ liên h͏ (Giͷa v̵n t͙c dài v , gia t͙c ti͇p & a Z E tuy͇n , vͣi v̵n t͙c góc và gia t͙c góc ) t Sau thͥi gian dt, ch̭t ÿi͋m ÿi ÿ˱ͫc ÿo̩n ÿ˱ͥng dS, & véc t˯ bán kính R quét ÿ˱ͫc m͡t góc dT. Vì dS = R.d.T: & Xét cҧ vӅ mһt phѭѫng chiӅu cӫa 3 véc tѫ v , R , Z ta thҩy: & R : véc tѫ bán kính quӻ ÿҥo. - Ĉ͡ lͣn cͯa gia t͙c pháp tuy͇n: - Gia t͙c ti͇v tuy͋n và gia t͙c góc: & Xét c̫ v͉ ph˱˯ng chi͉u cͯa 3 véc t˯ E , & at , R , ta có: 20 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org