Bài giảng vật lý đại cương phần 1 cơ học

Chương 1: Động học chất điểm I.. Chương 2: Động lực học chất điểm... Ý nghĩa: • Động lượng – Động lượng đặc trưng cho chuyển động về mặt động lực học – Đặc trưng cho khả năng truyền chuy

VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG

Chương 1: Động học chất điểm

I Những khái niệm mở đầu

II Véc tơ vận tốc

III Véc tơ gia tốc

IV Một số dạng cơ bản của chuyển động

V Tổng hợp vận tốc và gia tốc

x

yO

• Phương trình quỹ đạo

* Tập hợp tất cả các vị trí mà chất điểm đi qua

t x

2

x x

y  

I Những khái niệm mở đầu

S v

z

x

yO

dt dy

v v

dt dz v

d 

Phương?

Chiều?

Độ lớn?

III Véc tơ gia tốc

1 Định nghĩa (gia tốc toàn phần):

Gia tốc tiếp tuyến & gia tốc pháp tuyến

• Gia tốc tiếp tuyến:

Phương: tiếp tuyếnChiều: cùng v – nhanh dần

IV Một số dạng cơ bản của chuyển động

t v S

S

const v

v

0

0 0

0

0

.

2

1

.

t t

v S S

t v

v const

0

0

.2

1

t t

v S

S

t v

v

const

t t

IV Một số dạng cơ bản của chuyển động

2 0

0

0 0 0

.

2

1

sin

sin

.

cos

cos

t g t

v y

y

t g v

v

t v

x

v v

R r

Chương 2: Động lực học chất điểm

Bảo toàn trạng thái chuyển động.

Định luật 1 ~ định luật quán tính

* Hệ quy chiếu quán tính: …

const v

fi

f

F N

R ms

Fđh  







3 Ý nghĩa:

• Động lượng

– Động lượng đặc trưng cho chuyển động về mặt động lực học

– Đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động trong sự va chạm

giữa các vật

• Xung lượng

– Đặc trưng cho kết quả của tác dụng lực trong một khoảng

thời gian nào đó Sự thay đổi chuyển động càng lớn khi cường độ lực càng mạnh và thời gian tác dụng càng dài

II Các định lý về động lượng và xung lượng

i i n

K

i

i x

IV Phép biến đổi Galilê &

Nguyên lý tương đối Galilê

• Phép biến đổi Galilê

t = t’  tuyệt đối

x # x’ tương đối

l = l’  tuyệt đối

• Nguyên lý tương đối Galilê:

 Các hiện tượng và các quá trình cơ học trong

các hệ qui chiếu quán tính đều xảy ra giống

nhau

z

x

y O

; '

F F

m m

const V

V v

V Hệ qui chiếu phi quán tính & lực quán tính

1 Hệ qui chiếu phi quán tính: …

v V

III Mômen động lượng và định luật bảo toàn mômen động lượng

IV Mômen quán tính và định lý Huyghen-Stêne

V Phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn

*Đặc điểm

Mọi điểm đều cùng vận tốc và gia tốc

*Phương trình

Xét chất điểm thứ i chịu tác dụng ngoại lực và nội lực

Đinh luật II Niu tơn

Phương trình này giống với ptcđ của chất điểm

F  F m

I Chuyển động tịnh tiến &chuyển động quay

1 Chuyển động tịnh tiến:

i i G

m

r

m R

i

i

n i

i i n

i

i

n i

i i

G

m

m m

dt

r d m

m

y

m y

II Mô men lực

1 Đối với một điểm:

Chuyển động tròn:

d F F

r

M  sin  

M

r F

t n

t

n t

F r

F r

F r

F F

r F

r M

III Mô men động lượng

t

K r

L  

1 Mô men động lượng của chất điểm

Chuyển động tròn:

v m r

K r



sin



   L   r  Kt 

K dt

r d K

r dt

d dt

L d



2

1.

t

t

dt M

M t

L t

M L

Điều kiện nào để mô men

động lượng bảo toàn?

const L

L

dt

L

d M

'

i i

i M M dt

L

d





IV Phương trình cơ bản của chuyển động quay

i ti

i i

r

r v

- Khác vận tốc dài, gia tốc tiếp tuyến

2 Phương trình cơ bản của chuyển động quay

.

I L

r m r

m r

r m

r r r

r m

r m

r v

m r

K r

L L

i i i

i i i

i i i i

i i i

i i i

i i

i i

i i i

i i

IV Phương trình cơ bản của chuyển động quay

3 Ý nghĩa các đại lượng trong chuyển động quay

Chuyển động tịnh tiến Chuyển động quay

L K

v S

I m

M F

M dt

L d F

dt

K d

v I L v

m K

M I

F m

V Tính mô men quán tính

1 Mô men quán tính của chất điểm:

2 Mô men quán tính của vật có khối lượng phân bố liên tục:

3 Mô men quán tính của thanh:

4 Mô men quán tính của đĩa (trụ) tròn:

V Tính mô men quán tính

5 Mô men quán tính của quả cầu:

6 Mô men quán tính của mặt chữ nhật:

2

R m

I 

)

( 12

b a

5

7

5

2

R m R

m R

m

R

VI Con quay

const L

M dt

Chương 4 Năng lượng

I Công & công suất

II Năng lượng

0 180

90

0 90

0

cos

.

0

0 0

S F S

F A

S d F dS

F A

S d F dS

F dA

cos

.

cos

.





S d

F P

dt

dA t

A P

t

.

– Công suất: W (Oát) 1W= 1J/1s

I Công & công suất







d M dA

d M d

r F dS

F S

d F

.

.

.

.

M P

dt

d

M dt

dA P









• Định nghĩa:

– Thực nghiệm: W2 - W1 = A12

– Suy ra: hệ cô lập thì W2 = W1 = const

• Định luật bảo toàn năng lượng

Định luật có luôn đúng?

II Năng lượng

m

v

2 2

2 2

.

.

.

.

.

2 2

2 2

mv W

mv d

dW

dW dW

dA

v m d

v d m v

d v m

dt

v dt

v d m dt

v m

dt v F S

d F dA

2 2 1

Wđ  đ   

3 Động năng của vật rắn quay:

4 Định lý động năng với vật rắn quay:

5 Động năng tổng quát:

III Động năng

2 2

2 2

.

.

.

.

.

2 2

2 2

I d dW

I d d

I d

I

dt dt

d I dt

I dt

M d

M dA

2 2 1

Wđ  đ     

2 2

. 2 2



I v

m

Wđ  

1 Va chạm đàn hồi:

Động năng bảo toàn

Động lượng bảo toàn

2

'

2

' 2 1 12 2 22

2 2

2 1

1 2

2 1

1 v ' m v ' m v m v

2 2 1

1 2

2 1

1 v ' m v ' m v m v

2 1

1 1 2

1 2

2

2 1

2 2 1

2 1

1

2 )

( '

2 )

( '

m m

v m v

m m

v

m m

v m v

m m

&

' 0

1 2

2 1

1 2

2 1

2 1

v v

m m

v v

v v

m m

2 Va chạm mềm: sau va chạm dính vào nhau

– Động năng không bảo toàn

– Động lượng bảo toàn

2 2 1

1

'

m m

v m v

m v

2

1 2

1

v

v m

m

m m W

cos

.

2

1

h h

mg dh

g m dS

g m S

d P A

&

2 ,

mgh W

C

C mgh

VI Cơ năng

1 Cơ năng:

Trong trọng trường:

2 Định luật bảo toàn cơ năng: chỉ có lực thế

3 Định luật biến thiên cơ năng: có thêm ngoại lực

const W

W W

W W

W W

A W

W A

W W

t đ

t đ

t đ

đ đ

t t

(

&

1 1

2 2

12 1

2 12

2 1

# 1

2

# 1

1 2

2

# 12

1 2

12 2

1

) (

&

A W

W

A W

W W

W

A A

W W

A W

W

t đ

t đ

đ đ

t t

W W

const W

x W W

t đ

t đ

) (

1 x x & x x