Bài giảng Vật lý đại cương - Chương 2: Cơ học

Chương 2. CƠ HỌCMỞ ĐẦU Động học: - Đại lượng đặc trưng cơ bản - Cỏc dạng chuyển động khỏc nhau. Động lực học: - mối liờn hệ của chuyển động với sự tương tỏc giữa cỏc vật. Cơ sở: Cơ học: Cơ học nghiờn cứu cỏc dạng vận động cơ sự chuyển dời vị trớ của cỏc vật thể vĩ mụ. Cỏc định luật Newton. Cỏc định luật bảo toàn 2 dạng CĐ cơ bản của vật rắn: tịnh tiến và quay.2.1. ĐỘNG HỌC2.1.1. CHUYỂN ĐỘNG VÀ HỆ QUY CHIẾUa) Những khỏi niệm cơ bản Chuyển động. Tớnh chất? Chất điểm? Hệ chất điểm? Vộctơ toạ độ? Hệ quy chiếu? Phương trỡnh chuyển động? Quỹ đạo? Phương trỡnh quỹ đạo?OM=f(x, y, z) = 02.1. ĐỘNG HỌCb) Một số hệ toạ độ thường gặp: Hệ toạ độ Đề-cỏc vuụng gúc: Hệ toạ độ cầu (r, , ): Hệ toạ độ cong:s = độ dài đại số OM Hệ toạ độ gúc:s = RHệ Đề-cỏc, cầuOM(+)s > 0Hệ toạ độ congMOARsHệ toạ độ gúc2.1.1. CHUYỂN ĐỘNG VÀ HỆ QUY CHIẾU2.1. ĐỘNG HỌC2.1.2. VẫCTƠ VẬN TỐCĐặc trưng cho chiều và sự nhanh chậm của chuyển động:a) Định nghĩa vộctơ vận tốc: Vộctơ vận tốc trung bỡnh: Vộctơ vận tốc tức thời: Đơn vị vận tốc: [v] = m/s M1M2OĐể định nghĩa vận tốcb) Vộctơ vận tốc trong cỏc hệ toạ độ:2.1. ĐỘNG HỌCHệ toạ độBiểu thứcĐộ lớnĐặc điểm khỏcĐề-cỏcCong Gúc ; ; Vộctơ đvị ttuyếnVuụng gúc quỹ đạo, thuận với chiều CĐĐo bằng rad/sv = R2.1.2. VẫCTƠ VẬN TỐC2.1. ĐỘNG HỌC2.1.3. VẫCTƠ GIA TỐCĐặc trưng cho sự biến thiờn vận tốc (phương chiều và độ lớn)a) Định nghĩa vộctơ gia tốc: Vộctơ gia tốc trung bỡnh: Vộctơ gia tốc tức thời: Đơn vị gia tốc: [a] = m/s2 Để định nghĩa gia tốcM1M2b) Vộctơ gia tốc trong cỏc hệ toạ độ2.1. ĐỘNG HỌCHệ toạ độBiểu thứcĐộ lớnĐặc điểm khỏcĐề-cỏcCong Gúc ; ; Đo bằng rad/s2at = ;2.1.3. VẫCTƠ GIA TỐC2.1.4. MỘT SỐ CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC ĐƠN GIẢN2.1. ĐỘNG HỌC Chuyển động thẳng (đều, biến đổi đều)Tự nghiờn cứu và làm bài tập liờn quan! Chuyển động thẳng (đều, biến đổi đều) Chuyển động gần mặt đất 2.2. ĐỘNG LỰC HỌC2.2.1. CÁC ĐỊNH LUẬT NIUTƠNIsaac Newton(1642-1727)ĐỊNH LUẬT III:- Phỏt biểu: Nếu A tỏc dụng lờn B một lực thỡ B cũng sẽ tỏc dụng trở lại A một lực ‘ cựng độ lớn, cựng phương, ngược chiều với .- Tổng quỏt: Tổng cỏc nội lực trong hệ cụ lập luụn bằng khụng- Phỏt biểu: Một vật cụ lập sẽ bảo toàn trạng thỏi chuyển động. ĐỊNH LUẬT I:- Vật cụ lập?- Quỏn tớnh?ĐỊNH LUẬT II:- Phỏt biểu: Gia tốc mà vật thu được tỉ lệ thuận với lực tỏc dụng và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.- PT Cơ bản của động lực học:- Lực? Nguyờn lý chồng chất? Khối lượng? 2.2. ĐỘNG LỰC HỌC2.2.2. CÁC LỰC CƠ HỌC THƯỜNG GẶP Lực hấp dẫn: Tự nghiờn cứu và làm bài tập liờn quan! Lực đàn hồi Trọng lực Lực ma sỏt trượt khụ Lực hướng tõm và ly tõm Lực căng: Tuỳ từng bài toỏn cụ thể sẽ cú cỏch tớnh. Trọng lượng: P = mgLà phản lực của lực hướng tõm2.2. ĐỘNG LỰC HỌC2.2.3. CĐ CỦA VẬT RẮN PT CƠ BẢN CỦA CĐ QUAY CỦA VR Tịnh tiến: Khảo sỏt như chất điểm. Quay quanh trục cố định: Quỹ đạo? Vận tốc gúc? Gia tốc gúc? Vật rắn? CĐ của vật rắn: Tỏc dụng của lực trong chuyển động quay? Mụmen lực: (N.m) PT Cơ bản của CĐ quay: (I là mụmen quỏn tớnh: kg.m2)2.2. ĐỘNG LỰC HỌC2.2.3. CĐ CỦA VẬT RẮN. PT CƠ BẢN CỦA CĐ QUAY CỦA VRMụmen quỏn tớnh của một số vật rắn đặc biệtĐĩa trũn: Vành trũn: Quả cầu: Cỏch tớnh mụmen quỏn tớnh- Khối lượng phõn bố rời rạc mi nằm cỏch trục quay ri thỡ:- Khối lượng phõn bố liờn tục, chia vật thành dm cỏch trục quay là r thỡ: 2.2. ĐỘNG LỰC HỌC2.2.4. ĐLBT ĐỘNG LƯỢNG VÀ MễMEN ĐỘNG LƯỢNG Động lượng? ĐLBT động lượng? Mụmen động lượng? ĐLBT mụmen động lượng? Hướng dẫn nghiờn cứu để thảo luận !Làm cỏc bài tập cú liờn quan !2.2. ĐỘNG LỰC HỌC3.3.1. Động lượng cỏc định lý về động lượngĐộng lượng:Đơn vị: kg.m/sb. Định lý 1-	Đạo hàm động lượng của một chất điểm đối với thời gian cú giỏ trị bằng lực tỏc dụng lờn chất điểm.3.3. Cỏc định lý về động lượng và mụmen động lượngc. Định lý 2Độ biến thiờn động lượng của chất điểm trong một khoảng thời gian cú giỏ trị bằng xung lượng của lực tỏc dụng lờn chất điểm trong khoảng thời gian đú.	- Nếu lực khụng đổi thỡ:Độ biến thiờn động lượng của chất điểm trong một đơn vị thời gian cú giỏ trị bằng lực tỏc dụng lờn chất điểm.3.3.2. Cỏc định lý về mụ men động lượngMụ men động lượng:Đơn vị: kg.m2/sĐịnh lý 1	Đạo hàm mụ men động lượng của vật rắn quay quanh một trục cố định cú giỏ trị bằng mụ men ngoại lực tỏc dụng lờn vật rắn đú.c. Định lý 2Độ biến thiờn mụ men động lượng của vật chuyển động quay trong 1 khoảng thời gian nào đú cú giỏ trị bằng xung lượng của mụ men lực tỏc dụng lờn vật trong thời gian đú.Độ biến thiờn mụ men động lượng của vật trong một đơn vị thời gian cú giỏ trị bằng mụ men lực tỏc dụng lờn vật. Khi mụ men ngoại lực khụng đổi:Trọng lựcPhản lực và lực ma sỏtLực đàn hồiLực hướng tõm và lực ly tõmLực căng	(SINH VIấN TỰ HỌC!)3.4. Cỏc lực thường gặp2.3. CễNG. CƠ NĂNG2.3.1. CễNG VÀ CƠ NĂNGDCụng: Dịch chuyển thẳng, lực khụng đổi: A=F.S.cos. Dịch chuyển bất kỳ: + + Đại lượng vụ hướng: + A > 0: Cụng phỏt động + A Cơ năng Vận động nhiệt => Nhiệt năng Vận động điện từ => Năng lượng điện từ  Cơ năng là phần năng lượng ứng với vận động cơ học. Cơ năng phụ thuộc trạng thỏi. Liờn hệ với cụng: Đặc trưng cho khả năng sinh cụng. Cụng sinh ra bằng độ biến thiờn cơ năng (hệ kớn)2.3. CễNG. CƠ NĂNG2.3.1. CễNG VÀ CƠ NĂNG2.3. CễNG. CƠ NĂNG2.3.2. ĐỘNG NĂNG. ĐỊNH Lí ĐỘNG NĂNG- ĐN: Là phần cơ năng ứng với chuyển động, nếu vật cú khối lượng m chuyển động với vận tốc v thỡ động năng của vật là:- Định lý động năng: A = Wđ2 - Wđ1 = Wđ Cụng của ngoại lực tỏc dụng lờn vật (hệ) cú giỏ trị bằng độ biến thiờn động năng của vật (hệ) đú.- Tớnh chất: phụ thuộc trạng thỏi.- Đơn vị: J (Jun).- Chứng minh định lý?2.3.3. THẾ NĂNG. ĐỊNH Lí THẾ NĂNG2.3.4. ĐL BẢO TOÀN CƠ NĂNG2.3. CễNG. CƠ NĂNG- Tớnh chất: phụ thuộc trạng thỏi. - Định lý thế năng: A = Wt2 - Wt1 = - Wt - ĐN: Thế năng là phần cơ năng đặc trưng cho tương tỏc. Vớ dụ: + Thế năng trọng lực: Wt = mgh + Thế năng đàn hồi: - Định luật: W = Wđ + Wt = constLàm cỏc bài tập liờn quan !- Phỏt biểu: Trong hệ kớn, cơ năng được bảo toàn.- Chứng minh định luật? Những nội dung chớnh cần chuẩn bị cho tuần sau Lý thuyết:Chương 3. NGUYấN Lí TƯƠNG ĐỐI3.1. NGUYấN Lí TƯƠNG ĐỐI GALILấ	3.1.1. Phộp biến đổi Galilờ	3.1.2. Nguyờn lý tương đối Galilờ3.2. NGUYấN Lí TƯƠNG ĐỐI ANH-XTANH	3.2.1. Thuyết tương đối hẹp của Anh-xtanh	3.2.2 Phộp biến đổi Lo-rentz	3.2.3. Tớnh tương đối của khoảng khụng gian và thời gian	3.2.4. Động lực học tương đối tớnh	3.2.5. Nguyờn lý tương đươngBài tập: Vật lý đại cương 1995Trang 15: 1, 2, 3, 4, 5Trang 25+26: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8Trang 35: 1, 2, 3, 4Chỳ ý:Ngày thứ 6: 17/10/2008 - Sinh viờn phải qua phũng thớ nghiệm để xem lịch làm thớ nghiệm cụ thể, cú thể sẽ phải thực tập 2 đợt. Trước khi đi làm thớ nghiệm, nếu chưa mua tài liệu, phải chuẩn bị 10.000 đồng để mua tài liệu vào buối thớ nghiệm đầu tiờn. Địa điểm: Phũng 201, Nhà T4, Trung tõm Thớ nghiệm thực hành – Khoa Cơ điện và cụng trỡnh.Thank you for your attension!