Vật lý 1

Lực: Số đo của tác động cơ học do các đối tượng vật chất khác các vật hay trường tác dụng lên chất điểm.. Một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc có chịu tác dụng của các lực có hợp

Vật lý hạt nhân (tt)

ĐIỂM QUÁ TRÌNH MÔN HỌC

30%

CHUYÊN CẦN :

THẢO LUẬN BÀI TẬP:

Chất điểm?

ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM

Vật có kích thước nhỏ so với quãng đường chuyển động của chúng

1 2

1

2

t t

r

d t

r v

dz v

dt

dy v

dt

dx

2 2

2

z y

v v

* Véctơ gia tốc trung bình

t

v t

1 2

Mô tả sự thay đổi độ lớn và hướng của vận tốc

* Véctơ gia tốc tức thời:

dt

v

d t

v a

dt

dv a

dt

dv a

x

2 2

2

z y

a

Đặc trưng cho sự biến thiên của véctơ vận tốc

về giá trị

chiều c/đ, v tăng và ngược chiều c/đ,

v giảm

Độ lớn: at= dv/dt

Phương:

Chiều:

Đặc trưng cho sự biến thiên của véctơ vận tốc

về phương chiều

hướng về bề lõm của quỹ đạo

a Chuyển động thẳng đều:

t v x

x dt

dx v

v v

a

o o

v

const t

v v

2 1

) (

at t

v x

dt v

at dx

v

at dt

dx v

o

o o

v 2  o2  2

1 -

t v

+ y

y

c Chuyển động phóng ra:

 

2

1sin

cos

gt t

v

y

t v

x

o o

o o

gt t

v

y

t v

x

o o

o o

v

v v

o o

y

o o

2

2

y

x v v

2

2 0

0

cos2

)

v

g x

y



 



=

t v

=

2

ox

y x

=

t v

=

2

ox

y x



t

dv a

dt



Vật lý hạt nhân (tt)

Tại sao phải nghiên cứu Vật lý?

ĐỊNH LUẬT NEWTON

Nguyên nhân nào gây ra chuyển động?

Lực: Số đo của tác động cơ học do các đối tượng vật chất khác( các vật hay trường) tác dụng lên chất điểm Số đo

ấy đặc trưng cho độ lớn và chiều của tác động

F

Phương Chiều

Độ lớn

-Đơn vị: ( N ) 1.N=1.kg.m/s2

F

R     

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 vận tốc không đổi (có thể bằng không) và gia tốc bằng không

Định luật quán tính

F a

Gia tốc cùng hướng với hợp

lực

a m

 Khối lượng m

g m

w   

m

w 

Vật có khối lượng m, trượt không vận tốc ban đầu từ đỉnh dốc nghiêng 5%, cao h Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng,mặt phẳng ngang là k

•Gia tốc của vật

•Vận tốc tại chân dốc

•Vật đi được bao xa trên mặt phẳng nằm ngang

Vị trí của máy bay trực thăng tập lái 2,75.105 N trong một cuộc kiểm tra được xác định bởi (*) Tìm hợp lực tác dụng lên máy bay trực thăng

tại thời điểm t = 5,0 s

k t ) s / m 060 ,

0 ( j

t ) s / m 2 , 2 ( i

t ) s / m 020 ,

0 (

Vật lý hạt nhân (tt)

F

W 

0cos

W

0 cos

W

0 cos

W

(c): Lực vuông góc với chuyển dời Công thực hiện bằng không (a): Lực có thành phần theo hướng chuyển dời Công dương

(b): Lực có thành phần ngược hướng chuyển dời Công âm

v1 s v2

s a v

max

2

2 1

2

1 2

1

mv mv

Fs  

Không phụ thuộc vào hướng của chuyển động

Động năng của một chất điểm là đại lượng vô hướng Phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ của chất điểm

K K

K

Wtot  2  1  

2 1

2 2

2

1 2

1

mv mv

gt v

y v

gt t

v y

o o o

1 2

gh

v g

v h

g

v g

g

v v

h y

o o

o

o o

2 2

1

2

1

2

1 0

2

1 2

.

cos

.

.

h mg W

s F s

F W

K

Wtot  2  1  

dx F

F dx

2 1

2 2

2

12

kxdx dx

F W

K K

K

Wtot  2  1   (F =const, cđ thẳng)

dx

dv v

dt

dx dx

dv dt

dx ma

dx F

W

2 2

2

1 2

1

2

1

mv mv

dv mv

Định lý công - năng lượng có giá trị ngay cả khi F

thay đổi trong dịch chuyển

Công suất là đại lượng vô hướng

Friday, July 31, 2020

Friday, July 31, 2020

Friday, July 31, 2020

y2

Δh

y1

Đi lên: Wgrav là âm vì trọng lực và

độ dịch chuyển ngược hướng nhau

2 1

2

w Fs

2

1 mgy

mv 2

Friday, July 31, 2020

E1 = U1 + K1 Cơ năng toàn phần ở y1

E2 = U2 + K2 Cơ năng toàn phần ở y2

Khi ch ỉ có l ự c h ấ p d ẫ n sinh công thì c ơ năng toàn ph ầ n là không đ ổ i, t ứ c là đ ượ c b ả o toàn

E = K + U = const

Friday, July 31, 2020

Có thể chọn bất kỳ độ cao nào làm gốc tọa độ (y=0)

U1 và U2 phụ thuộc vào việc lấy vị trí làm gốc nhưng U2-U1=mg(y2-y1) lại không phụ thuộc vào việc đó

mv 2

1 -

mv 2

1

2 2



W

Friday, July 31, 2020

Người em họ của bạn trượt xuống một dốc cong của sân chơi Xem rằng cả người đó và giày trượt như một hạt, anh ta chuyển động trên một phần

tư đường tròn bán kính R (hình7.8) Khối lượng

tổng cộng của cả người và giày trượt là 25 kg Anh ta bắt đầu trượt từ nghỉ và ở đó không có ma sát Tìm vận tốc ở đáy dốc

0 2

1

0  mgR  mv22  v2  2 gR

Friday, July 31, 2020

kx 2

U

kx 2

1 kx

2 1

Wel  1 2  2 2  1  2   

Friday, July 31, 2020

2 2

2 2

2 1

2

2

1 mv

2

1 kx

2

1 mv

2

Nếu như chỉ có lực đàn hồi sinh công:

Công được thực hiện bởi tất cả các lực ngoài lực đàn hồi bằng độ biến đổi của cơ năng toàn phần E = K + U của

hệ, ở đây U là thế năng đàn hồi

Friday, July 31, 2020

2 , 2

, 2

1 , 1

năng toàn phần của hệ K + U, ở đây U là tổng

của thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi

Friday, July 31, 2020

Năng lượng gắn liền với sự biến đổi trạng thái của vật liệu

Nâng nhiệt độ của vật là làm tăng nội năng của nó, hạ nhiệt độ là giảm nội năng

Năng lượng không tự tạo ra hay mất đi, nó chỉ

chuyển dạng

ΔK+ ΔU+ ΔUint=0

ΔUint độ biến thiên nội năng

( x kx U

kx

Trong bất kỳ dịch chuyển nào công W được thực

hiện bởi lực bảo toàn đều bằng nhưng trái dấu với

độ biến thiên thế năng ΔU:

U

Friday, July 31, 2020

x

U x

F U

x x

Ta hãy áp dụng điều này cho dịch chuyển nhỏ Δx Công của lực Fx(x) trong dịch chuyển đó gần bằng Fx(x)Δx Ta phải nói “gần đúng” bởi vì Fx(x) có thể thay đổi một lượng nhỏ trong dịch chuyển Δx

dx

x

dU x

Friday, July 31, 2020

kx

kx dx

d x

Fx   )  

2

1 ( )

mg

mgy dy

d dy

dU y

F ( )     ( )  

F

;

y

U -

F

; x

U -

y

U i

x

U -

i   

z

U

U x

U

Friday, July 31, 2020

Hàm thế năng đối với hạt chuyển động dọc theo chiều dương

của trục x là:

Vị trí cân bằng nằm ở đâu? (Xét những giá trị dương của x)

nhiêu?

Friday, July 31, 2020

Friday, July 31, 2020

Friday, July 31, 2020

ĐỘNG LƯỢNG & XUNG LƯỢNG

Friday, July 31, 2020

8.1 ĐỘNG LƯỢNG & XUNG LƯỢNG

dt

) v

d(m dt

v

d m

p    Động lượng ( động lượng tuyến tính)

 F   a m 

* Động lượng





 Hợp lực (tổng véctơ của tất cả các lực) tác dụng lên hạt bằng tốc độ biến đổi

theo thời gian của động lượng của hạt

px = mvx , py = mvy , pz = mvz

Friday, July 31, 2020

v m

Tỷ lệ với tốc độ Tỷ lệ với bình phương

tốc độ

t t

J     

dt

p

d dt

v

d m a

m F

Friday, July 31, 2020

1 2

p d

dt dt

p

d dt

1

t t

của xung lượng )

Chú ý : Định lý xung –động lượng vẫn đúng khi lực không phải là hằng số

Friday, July 31, 2020

x 1 x

2 x

1 x

2 1

2 x av

2 y

1 y

2 1

2 y av

t t

z z

z av

Friday, July 31, 2020

Định lý xung-động lượng: Định lý công- năng lượng

1

p p

J    2  

Biến thiên động lượng của

hạt đúng bằng xung lượng

của nó, mà xung lượng phụ

thuộc vào thời gian qua đó

tổng lực tác dụng

Wtot = K2 - K1

Biến thiên động năng bằng công được thực hiện lên hạt; công toàn phần phụ thuộc vào khoảng cách qua đó tổng lực tác dụng

Friday, July 31, 2020

VD 8.3 : Quả bóng, m=0,4kg, lúc đầu nó chuyển động sang trái với tốc độ 20m/s, rồi bị đá sang phải với góc nghiêng 45o, với độ lớn vận tốc 30m/s Tìm xung lượng của tổng lực trung bình , giả sử thời gian va chạm là 0,01s

Friday, July 31, 2020

v1x = - 20 m/s v1y = 0

v2x = v2y = (0,707)(30 m/s) = 21,2 m/s

(Từ cos45o = sin45o = 0,707)

Thành phần x của xung lượng bằng thành phần x

của độ biến thiên động lượng:

Jx = p2x - p1x = m(v2x - v1x)

= (0,40) [21,2 - (-20) ] = 16,5 kg.m/s

Jy = p2y - p1y = m(v2y - v1y)

= (0,40) (21,2 - 0) = 8,5 kg.m/s

Friday, July 31, 2020

(Fav)x = Jx/t = 1650 N ; (Fav)y = Jy/t = 850 N

Thành phần x, y của tổng lực trung bình tác dụng

lên quả bóng:

Độ lớn và hướng của tổng lực trung bình:

N F

F

F  ( av )2x  ( av )2y  1 , 9 103

Friday, July 31, 2020

8.2 BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

Friday, July 31, 2020

Theo ĐL III N:

0 F

F A on B  B on A 

0 dt

) p p

( d dt

p

d dt

on

0 dt

p

d F

Friday, July 31, 2020

v

m v

m

p p

p    A  B   A  B 

Chú ý

Friday, July 31, 2020

Phương pháp giải bài tập:

Định ra một hệ toạ độ, chỉ chiều dương cho mỗi trục toạ độ

Xem mỗi vật là một hạt, vẽ phác đồ trước và sau, biểu diễn tất cả các vận tốc đã biết

Viết phương trình,cân bằng các thành phần của động

lượng tổng cộng trước và sau tương tác, sử dụng p= mv

Friday, July 31, 2020

Một va chạm mà trong đó, động năng tổng cộng sau va chạm nhỏ hơn động năng trước va chạm được gọi là va chạm không đàn hồi

8.3 VA CHẠM KHÔNG ĐÀN HỒI

Friday, July 31, 2020

Va chạm hoàn toàn không đàn hồi

2 2

v A  B  

2 B

A 1

B B

1 A

m      

Trong bất kỳ va chạm nào mà ở đó ngoại lực có thể bỏ qua, động lượng được bảo toàn và tổng động lượng trước bằng tổng động lượng sau; chỉ trong va chạm đàn hồi, động năng tổng cộng trước bằng động năng tổng cộng sau

Friday, July 31, 2020

Một va chạm đàn hồi trong hệ cô lập là va chạm mà

ở đó động năng (cũng như động lượng) được bảo

toàn

2 B2x B

2 A2x A

2 B1x B

2 A1x

2

1 v

m 2

1 v

m 2

1 v

m 2

A2x A

B1x B

A1x

8.4 VA CHẠM KHÔNG ĐÀN HỒI

Friday, July 31, 2020

Friday, July 31, 2020

VD

8.21

PLAY

Friday, July 31, 2020

Giả sử ta có vài hạt khối lượng m 1 , m 2 v.v Giả sử toạ độ

của m 1 là (x 1 , y 1 ) của m2 là (x 2 , y 2) v.v Ta định nghĩa

khối tâm của hệ là điểm có toạ độ (x cm , y cm ):

i i

i i i

cm

m

x

m x

m

x m x

m x

m

3 2

1

3 3 2

2 1

1

i i

i i i

3 2

1

3 3 2

2 1

1

mΣ

ymΣ

mm

m

ymy

my

8.5 KHỐI TÂM

Friday, July 31, 2020

m m

m

v

m v

m v

m v

3 2

1

x 3 3 x

2 2 x

1

1 x

m

v m v

m v

m v

3 2

1

y 3 3 y

2 2 y

1

1 y

Friday, July 31, 2020

m m

m

v m v

m v

m v

3 2

1

3 3 2

2 1

m v

m v

m v

Động lượng toàn phần của hệ bằng tổng khối lượng của hệ nhân với vận tốc khối tâm của hệ

a m a

m a

m a

M cm  1 1  2 2  3 3 

cm ext M a

) v

d(M dt

v

d M a

Friday, July 31, 2020

ĐHTL-CS2

A

B

Toạ độ góc  của vật rắn quay quanh trục cố định có thể dương hay âm

1 2



dt

dθ Δt

Vận tốc góc là dương nếu vật thể đang quay theo hướng  tăng, và là âm nếu vật thể đang quay theo hướng  giảm.

dt

dθ Δt

Vật lý hạt nhân (tt) Qui tắc bàn tay phải

Gia tốc góc trung bình av-z

Δt

Δω t

1z

2z z

Δω lim

0 Δt

 (gia tốc góc)

2

dt

d dt

d dt

Sự quay là nhanh lên nếu z , z

cùng dấu và sự quay là chậm lại nếu z và z ngược dấu

vx  0x  x z  0 z   zt

2 x x

0 x

2

1 t

v x

z z

2

z 0

2

v v t 2

1 x

2

1

z 0 z



   

s = r 

dt

d r

dt

v = r 

Vật lý hạt nhân (tt)



r dt

d r dt

dv

atan   

r r

2

1 2

1 mivi  miri 

2 1 1

2

1

2

1 2

2 1

2

1 )

( 2

Đối với vật thể có trục

quay đã cho, khối lượng

đã cho, moment quán tính

VD: 9.7

 2 2 2

2 i

i r ( 0 , 1 kg ) 0 , 5 m ( 0 , 2 kg )( 0 , 4 m ) 0 , 057 kg m m

Tại A

2 ( 0 , 3kg) 0 , 4m 0 , 048kg.m r

m

J 46 , 0 )

s / rad 0

, 4 )(

m kg 057 ,

0

( 2

1 I

2 cm

G

Định lý trục song song

Vật lý hạt nhân (tt)

Vật lý hạt nhân (tt)

Số đo định lượng về xu

hướng của một lực gây ra

(làm biến đổi) chuyển động

quay của vật được gọi là

mômen quay

F r

τ    x 

Đặc trưng cho chuyển động

quay của vật

* Chiều: Sao cho 3 véctơ

theo thứ tự đó tạo thành 1 tam

diện thuận (Qui tắc vặn nút chai)

* Độ lớn:

τ = Ftan.r.sinα = Ft.r

F

Vật lý hạt nhân (tt)

VD 10.1 τ = r.F.sin  =

0,8.900.sin109o=680Nm

Định luật II Newton đối với

i i

iz ( m r ) α

 τz  I  Z

 F   m a   w   T 

T R

Mọi chuyển động của vật rắn có thể được miêu tả

như một sự kết hợp giữa chuyển động tịnh tiến

của khối tâm và chuyển động quay đối với trục qua khối tâm

2

2

1 2

1

cm cm

Mv

cm cm

Mv

2 2

1

1  U  K  U

K

Một quả bóng bowling rắn lăn không trượt xuống máng

Máng được nghiêng một góc β so với phương nằm

ngang Gia tốc của quả bóng bằng bao nhiêu? Quả bóng được nghiên cứu coi như khối cầu rắn đồng dạng, bỏ qua các lỗ bấm.

2

MR 5

2



I

Khi mômen quay thực hiện công trên vật rắn quay,

2 1

2 2

ω

1 2

1 dω

ω I

v m.

x r

p r

Giá trị L của phụ thuộc vào

việc chọn gốc O, vì nó gồm có

véc tơ vị trí của chất điểm liên

quan đến gốc Đơn vị của mô

L= r.mv.sinφ

 v xm v   r xm a 

dt

v

d xm r

x dt

τ dt

d L   F r  x   

I.ω ω

) r

Khi mômen quay tổng hợp của ngoại lực tác dụng lên một hệ bằng không, thì mômen động lượng tổng công của hệ là không đổi (bảo toàn)

I1ω1z = I2ω2z

0 dt



Vật lý hạt nhân (tt)

*ĐN: Đặc trưng cho mức độ vận động hỗn loạn

o C

) 1

L T

L L

L L

L  o    o   o  o   

Năng lượng chuyển động nhiệt của các phân tử được truyền từ vật này sang vật khác bằng sự trao đổi nhiệt giữa hai vật đó được gọi là nhiệt lượng Q

  Q  Jun

Chú ý: Nhiệt độ phụ thuộc vào vào trạng thái vật lý

của vật chất, nó mô tả về mặt lượng, về cảm giác nóng

và lạnh của vật chất Trong vật lý, thuật ngữ “nhiệt” thường đề cập đến năng lượng truyền từ một vật thể hoặc một hệ thống tới vật thể hoặc hệ thống khác khi có

sự chênh lệch về nhiệt độ, không phải là lượng năng lượng chứa đựng bên trong một hệ vật

1cal = 4,186 J

Nhiệt dung riêng c của một chất là một đại lượng vật lý,

về trị số bằng nhiệt lượng cần thiết truyền cho một đơn

vị khối lượng để nhiệt độ của nó tăng thêm một độ

d T

d Q m

c  1

(Nhiệt lượng cần thiết để thay đổi nhiệt độ của khối lượng m)

T mc

Q  

Một người đàn ông 80 kg bị cảm cúm đã trải qua một

37OC Giả sử rằng cơ thể chứa phần lớn là nước, bao nhiêu nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ của anh ta

m = 80 kg, c = 4.190 J/kg.K(đối với nước)

K C

C C



J T

mc

Q    80 4 190 2  6 , 7 105

Nhiệt dung mol (C) của một chất là nhiệt lượng cần thiết truyền cho một mol chất đó để nhiệt độ của nó tăng lên một độ

c M

C  (M là khối lượng của một mol chất)

dT

C M

m



Chất khí được cấu tạo bởi vô số các phân tử gián đoạn

Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng.Khi chuyển động chúng va chạm vào nhau và va xhạm vào thành bình

Cường độ vận động của các phân tử ( Wđ ) tỷ lệ với nhiệt độ của hệ: Wđ = B.T

Kích thước của các phân tử rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng  Coi p.tử là chất điểm (d = 0 )

Các phân tử không tương tác với nhau ( f = 0 ) Chỉ

coi là tương tác khi va chạm vào nhau hoặc va chạm

vào thành bình

Xét một chất khí gồm N phân tử đựng trong một hình lập phương

G/sử các p/tử khí c/đ đều theo 3 (x,y,z)  số phân tử chuyển động về hướng A: N/6

Trong khoảng thời gian dt, tất cả các phân tử khí đập tới bề mặt A phải được chứa trong thể tích hình trụ với đáy là A và chiều cao h = v dt

Số phân tử này là:

Vì va chạm giữa phân tử

và thành bình là va chạm đàn hồi nên sau khi va chạm động lượng của mỗi phân tử biến thiên một lượng:

  mv mv mv

P      2



vdt A

n V

n N

6

1 6

1 6

1  





Mặt khác, theo định lý về động lượng:

dt

mv f

mv dt

f dt

f P

b

b b

2

2

f   b  2

Do đó lực nén vuông góc của các phân tử lên mặt A là:

Áp suất:

A mv

n vdt

A

n dt

mv

n dt

mv f

n F

o o

2

3

1

6

1 2

) (

2 ).

om v n w

n A

F p

3

2

3

1 2 





N p

T B

h B

N T

R: Gọi là hằng số khí lý tưởng

K mol

J T

V

p T

V

p T

V p

o

o o

.

31 , 8

2

2 1 1

1

Phương trình trạng thái viết cho m kg khí bất kỳ:

RT M

m

pV  tot

RT

pM V

mtot







Hệ biến đổi đẳng tích: V= const

s

h T

Từ phương trình cơ bản của thuyết động học

phân tử:

w V

N w

RT w

V

RT w

3 3

k =R/N A = 1,38.10 -23 (J/K) gọi là hắng số Bônzơman.

Như vậy, động năng tịnh tiến trung bình của phân tử khí chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối

*Ý nghĩa của nhiệt độ:

-Nhiệt độ là thước đo mức độ chuyển động hỗn loạn của phân tử cấu tạo lên hệ

-T=0  Wav=0 phân tử không chuyển động

vì vậy 0 K được gọi là độ không tuyệt đối