Động lực học chất điểm

 Nguyên lý chồng chất lực: Tác dụng của nhiều lực lên một điểm trên vật giống như tác dụng của một lực đơn lẻ bằng tổng véc tơ của các lực tác dụng lên vật... Hai lực tác dụng đồng th

ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM

Nếu Người đàn ông đó kéo xe về phía trước,

và cái xe kéo anh ta ngược lại với một lực cùng độ lớn thì tại sao anh ta và cái xe lại có thể chuyển động

 Chương này sử dụng các khái niệm động

học + khối lượng + lực để phân tích các

nguyên lý của động lực học.

4.1 Lực và tương tác

 Để đặc trưng cho sự tương tác giữa hai vật hoặc giữa một vật và môi trường Lực

 Lực tiếp xúc

 Lực tác dụng xa

 Lực là đại lượng vectơ, đơn vị của lực trong hệ SI là Niuton (N)

 Nguyên lý chồng chất lực: Tác dụng của nhiều lực

lên một điểm trên vật giống như tác dụng của một lực đơn lẻ bằng tổng véc tơ của các lực tác dụng lên

vật

F F

F F

R =  +  +  + = ∑ 

(4.1)

Hai lực tác dụng đồng

thời lên một vật có tác

dụng giống như một lực

đơn lẻ bằng tổng véc tơ

của các lực thành phần

Các véc tơ thành

phần:

Fx = F cosθ và

Fy = F sinθ

Các véc tơ thành

phần Fx và Fy đồng

thời có tác dụng

giống như lực F ban

đầu

• Bất cứ một lực nào đều có thể được thay thế bằng các véc tơ thành phần của nó tác dụng lên cùng một điểm

4.2 Định luật I Niutơn

Xét hiện tượng đẩy đồng xu trong ba trường hợp sau:

(a) Trên bàn: đồng xu

trượt một đoạn ngắn.

(b) Trên sàn nhẵn bôi sáp: đồng xu trượt dài hơn.

(c) Trên bàn có lỗ không khí: đồng xu trượt dài hơn nữa.

 Sự khác nhau trong ba trường hợp trên là gì?

 Nếu không có lực ma sát thì chuyển động của đồng xu như thế nào?

 Vậy lực có cần thiết để duy trì chuyển động không?

* Định luật I Niutơn về chuyển động:

Một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc

có chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không thì sẽ chuyển động với vậntốc không

đổi (có thể bằng không) và gia tốc bằng

không

Chú ý:

- Khi không có lực nào tác dụng lên vật hoặc có các lực tác dụng lên vật nhưng tổng véc tơ của chúng bằng không,

chúng ta nói rằng vật ở trạng thái cân bằng Trong trạng

thái cân bằng, vật hoặc đứng yên hoặc chuyển động theo một đường thẳng với tốc độ không đổi Đối với vật ở trạng thái cân bằng, hợp lực bằng không.

0

=

∑ F (Vật ở trạng thái cân bằng ) (4.3) 0

=

∑ F x ∑ F y = 0 (Vật ở trạng thái cân bằng ) (4.4)

- Các vật đang đề cập ở trên được coi là các chất điểm

4.2 Định luật II Niutơn

Nếu

Chuyển động của vật là chuyển động có gia tốc

Gia tốc luôn cùng hướng với hợp lực

Độ lớn của gia tốc tỷ lệ thuận với độ lớn

của hợp lực tác dụng lên vật.

0

≠

∑F

F

∑

a

* Định luật II Niuton về chuyển động:

Nếu có một hợp lực bên ngoài tác dụng lên một vật, thì

vật đó chuyển động có gia tốc Hướng của gia tốc là

hướng của hợp lực Véc tơ hợp lực bằng khối lượng của

vật nhân với gia tốc chuyển động của vật

Biểu thức dạng véctơ: ∑F = m a (Định luật II Niutơn) (4.7)

x

x ma

Biểu thức dạng

thành phần:

4.3 Định luật III Niutơn

Thực nghiệm chỉ ra rằng bất cứ khi nào hai vật tương tác với nhau, hai lực mà chúng tác lên nhau luôn luôn bằng nhau về độ lớn và ngược hướng

A on B

B on

F  = − 

Nếu một vật A tác dụng lên vật B một lực ( lực “tác dụng”), thì vật B cũng tác lên vật A một lực (“phản lực”) Hai lực đó có cùng độ lớn nhưng ngược hướng

Hai lực đó tác dụng lên các vật khác nhau

Bài toán:Có một quyển sách đặt trên bàn.Hãy vẽ cặp lực trực đối tác dụng lên hai vật

Chú ý:

- “lực tác dụng” và “phản lực” là hai lực đối nhau;

thỉnh thoảng chúng ta nói đến chúng như một cặp

lực - phản lực Điều này không có ý nói đến bất cứ

mối quan hệ nguyên nhân-kết quả nào; chúng ta có thể coi một lực là “lực tác dụng” và lực kia là “phản lực”

- Hai lực trong cặp lực - phản lực không bao giờ tác dụng

lên cùng một vật

Hình nhìn từ phía trên đồng

xu chuyển động tròn trên

một bề mặt không ma sát

Tại bất cứ điểm nào trong

chuyển động, gia tốc và hợp

lực đều cùng hướng, về phía

tâm của đường tròn

(a) Gia tốc tỷ lệ thuận với hợp lực tác dụng (b) Tăng hợp lực lên hai lần, thì gia tốc tăng lên hai lần (c) Giảm hợp lực đi hai lần, gia tốc cũng giảm đi hai lần.

• Hệ quy chiếu quỏn tớnh:L à hệ toạ độ đề cỏc

cú tõm gắn với mặt trời

• Trong cỏc bài toỏn chuyển động nhỏ trờn trỏi đất người ta thường coi một cỏch gần đỳng hệ toạ độ đề cỏc cú tõm gắn với trỏi đất làm hệ quy chiếu quỏn tớnh, hệ quy chiếu quỏn tớnh so với trỏi đất

• Hệ quy chiếu không quán tính:Là hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc so với hệ quy chiếu quán tính.

• Khi xét chuyển động của vật trong hệ quy chiếu không quán tính ta phải tính đến lực quán tính

0

a =

0

a ≠

Bài toán:Một người có trọng lượng P đứng trong

thang máy đang chuyển động với một gia tốc a đi

lên.Tính lực mà sàn tác dụng lên người đó (làm

trong hai hệ quy chiếu)

a 

hệ quy chiếu không quán tính

P

Fqt N

hệ quy chiếu quán tính

P N

+

 Nguyên lý tương đối Galilê:

 Nội dung: Mọi hệ quy chiếu quán tính đều tương đư

ơng nhau khi xét các hiện tượng cơ học

 Định lý cộng vận tốc:

23 12

v  =  + 

13

v

12

v

23

là vận tốc tuyệt đối vật so với hệ quy chiếu quỏn tớnh.

là vận tốc tương đối vậtcủa chất điểm đối với hệ quy chiếu khụng quỏn tớnh

là vận tốc theo.

Công thức cộng vận tốc là:

(1.38)

 là gia tốc tuyệt đối của chất điểm đối với hệ quy chiếu 3

 là gia tốc tương đối của chất điểm đối với hệ quy chiếu 2

 là gia tốc theo

23 12

a  =  + 

13

a 

12

a

23

a 