Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực. Trọng tâm

CHƯƠNG III: TĨNH HỌC VẬT RẮN 19. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC. TRỌNG TÂM - Vật rắn là vật mà khoảng cách giữa hai điểm bất kì của vật không đổi. - Giá của lực: Là đường thẳng mang vectơ lực. 1. Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực: Muốn cho một vật rắn chịu tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì hai lực phải cân bằng. Chú ý: - Hai lực trực đối là hai lực cùng giá, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau. - Hai lực cân bằng: là hai lực trực đối cùng tác dụng vào một vật. - Tác dụng của một lực lên một vật rắn không thay đổi khi điểm đặt của lực đó dời chỗ trên giá của nó. 3. Trọng tâm của vật rắn: - Trọng tâm của vật rắn là điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật. - Khi vật rắn dời chỗ thì trọng tâm của vật cũng dời chỗ như một điểm của vật. 4. Cân bằng của vật rắn treo ở đầu dây: Treo vật rắn ở đầu một sợi dây mềm khi cân bằng: - Dây treo trùng với đường thẳng đứng đi qua trọng tâm G của vật. - Độ lớn lực căng T bằng độ lớn của trọng lượng P của vật. - Ứng dụng: Dùng dây dọi để xác định đường thẳng đứng, xác định trọng tâm của vật rắn phẳng mỏng. 5. Cân bằng của vật rắn trên giá đỡ nằm ngang: Đặt vật rắn trên giá đỡ nằm ngang thì trọng lực ép vật vào giá đỡ, vật tác dụng lên giá đỡ một lực, giá đỡ tác dụng phản lực lên vật. Khi vật cân bằng: (trực đối). Mặt chân đế: Là hình đa giác lồi nhỏ nhất chứa tất cả các điểm tiếp xúc. Điều kiện cân bằng của vật rắn có mặt chân đế: Đường thẳng đứng qua trọng tâm của vật gặp mặt chân đế. 5. Các dạng cân bằng: a. Cân bằng bền: Vật tự trở về vị trí cân bằng khi ta làm nó lệch khỏi vị trí cân bằng . b. Cân bằng không bền: Vật không tự trở về vị trí cân bằng (càng dời xa vị trí cân bằng) khi ta làm nó lệch khỏi vị trí cân bằng. c. Cân bằng phiếm định: Vật cân bằng ở vị trí mới khi ta làm nó lệch khỏi vị trí cân bằng. 20. CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA BA LỰC KHÔNG SONG SONG 1. Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy: Hai lực đồng quy: Là hai lực tác dụng lên cùng một vật rắn, có giá cắt nhau tại một điểm. Để tổng hợp hai lực đồng quy ta làm như sau: - Trượt hai lực trên giá của chúng cho tới khi điểm đặt của hai lực là I (điểm đồng quy). - Áp dụng quy tắc hình bình hành, tìm hợp lực của hai lực cùng đặt lên điểm I. Ghi chú: - Nếu vẽ song song cùng chiều (không cùng giá với ) và có độ lớn bằng thì không phải là hợp lực của và . - Chỉ có thể tổng hợp hai lực không song song thành một lực duy nhất khi hai lực đó đồng quy (đồng phẳng). 2. Cân bằng của một vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song: Điều kiện cân bằng: Điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song là hợp lực của hai lực bất kỳ cân bằng với lực thứ ba. Nói cách khác ba lực phải đồng phẳng và đồng quy và có hợp lực bằng không 21. QUY TẮC HỢP LỰC SONG SONG. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA BA LỰC SONG SONG 1. Quy tắc hợp lực hai lực song song cùng chiều: a. Quy tắc: Hợp lực của hai lực và song song, cùng chiều, tác dụng vào một vật rắn, là một lực song song, cùng chiều với hai lực có độ lớn bằng tổng độ lớn của hai lực đó F=F1+F2 Giá của hợp lực nằm trong mặt phẳng của , và chia trong khoảng cách giữa hai lực này thành những đoạn tỷ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đó. (chia trong) b. Hợp nhiều lực: Nếu muốn tìm hợp lực của nhiều lực song song cùng chiều ta tìm hợp lực , rồi lại tìm hợp lực và cứ tiếp tục như thế cho đến lực cuối cùng Hợp lực tìm được sẽ là một lực song song cùng chiều với các lực thành phần, có độ lớn: F=F1+F2+ . . . +Fn Lí giải về trọng tâm vật rắn: Chia vật rắn thành nhiều phần tử nhỏ, các trọng lực nhỏ tạo thành một hệ lực song song cùng chiều đặt lên vật. Hợp lực của chúng là trọng lực tác dụng lên vật có điểm đặt là trọng tâm của vật. d. Phân tích một lực thành hai lực song song: Phân tích một lực đã cho thành hai lực và song song với tức là tìm hai lực và song song và có hợp lực là . Có vô số cách phân tích một lực đã cho. Khi có những yếu tố đã được xác định thì phải dựa vào đó để chọn cách phân tích thích hợp. 3. Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song: Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực , , song song, đồng phẳng là hợp lực của hai lực bất kì cân bằng với lực thứ ba 4. Quy tắc hợp hai lực song song trái chiều: Hợp lực của hai lực và song song trái chiều cùng tác dụng vào một vật rắn, là một lực : - Song song và cùng chiều với lực thành phần có độ lớn lớn hơn lực thành phần kia. - Có độ lớn bằng hiệu độ lớn của hai lực thành phần: F = - Giá của hợp lực nằm trong mặt phẳng của hai lực thành phần, và chia ngoài khoảng cách giữa hai lực này thành những đoạn tỷ lệ nghịch với độ lớn của hai lực đó. (chia ngoài) 5. Ngẫu lực: - Ngẫu lực là hệ hai lực và song song ngược chiều, có cùng độ lớn F, tác dụng lên một vật. - Ngẫu lực có tác dụng làm cho vật rắn quay theo một chiều nhất định. - Ngẫu lực không có hợp lực. - Momen của ngẫu lực đặc trưng cho tác dụng làm quay của ngẫu lực và bằng tích của độ lớn F của một lực và khoảng cách d giữa hai giá của hai lực M=F.d Đơn vị của mô men ngẫu lực là N.m 22. MOMEN CỦA LỰC. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT RẮN CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH. 1. Nhận xét về tác dụng của một lực lên một vật rắn có trục quay có định: - Các lực có giá song song với trục quay hoặc cắt trục quay thì không có tác dụng làm quay vật. - Các lực có phương vuông góc với trục quay và có giá càng xa trục quay thì tác dụng làm quay vật càng mạnh. - Tác dụng làm quay của một lực lên vật rắn có trục quay cố định từ trạng thái đứng yên không những phụ thuộc vào độ lớn của lực mà còn phụ thuộc khoảng cách từ trục quay tới giá (cách tay đòn) của lực. 2. Momen của lực đối với một trục quay: Momen của lực: Xét một lực nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay Oz. Momen của lực đối với trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực quanh trục ấy và được đo bằng tích độ lớn của lực và cánh tay đòn. M = F.d d(m): cánh tay đòn (tay đòn) là khoảng cách từ trục quay tới giá của lực M(N.m): momen của lực 3. Điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định (Quy tắc momen): Muốn cho một vật rắn có trục quay cố định nằm cân bằng thì tổng momen của các lực có khuynh hướng làm vật quay theo một chiều phải bằng tổng momen của các lực có khuynh hướng làm vật quay theo chiều ngược lại. Nếu quy ước momen lực làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ có giá trị dương, cùng chiều kim đồng hồ có giá trị âm , thì: M1+M2+...=0 Với M1, M2 ... là momen của tất cả các lực đặt lên vật. ------o0o----- CHƯƠNG IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN 23. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG 1. Hệ kín Một hệ vật gọi là hệ kín nếu chỉ có các vật trong hệ tương tác lẫn nhau (gọi là nội lực)mà không có tác dụng của những lực từ bên ngoài hệ (gọi là ngoại lực), hoặc nếu có thì phải triệt tiêu lẫn nhau 2. Định luật bảo toàn động lượng a. Động lượng Động lượng của một vật chuyển động là đại lượng được đo bằng tích của khối lượng và vận tốc của vật. Đặc điểm của vectơ động lượng: - Điểm đặt: Tại trọng tâm của vật. - Hướng: Cùng hướng với vectơ vận tốc. - Độ lớn: p = m.v Đơn vị của động lượng trong hệ SI: kg.m/s b. Động lượng của một hệ: Động lượng của một hệ vật là tổng vectơ các động lượng của từng vật (coi như chất điểm) trong hệ c. Định luật bảo toàn động lượng Vectơ tổng động lượng của một hệ kín được bảo toàn 24. CHUYỂN ĐỘNG BẰNG PHẢN LỰC 1. Nguyên tắc chuyển động bằng phản lực Chuyển động bằng phản lực là chuyển động của một vật tự tạo ra phản lực bằng cách phóng về một hướng một phần khối lượng của chính nó, để phần kia chuyển động theo hướng ngược lại. 2. Động cơ phản lực. Tên lửa a. Động cơ phản lực: - Phần đầu của của động cơ có máy nén để hút và nén không khí. Khi nhiên liệu cháy, hỗn hợp khí sinh ra phụt về phía sau vừa tạo ra phản lực đẩy máy bay, vừa làm quay tuabin của máy nén - Vận tốc của máy bay phản lực dân dụng hiện đại đạt từ 900-1000km/h. Máy bay phản lực chiến đấu có thể lên tới trên 1300km/h. b. Tên lửa: Áp dụng nguyên tắc chuyển động bằng phản lực. Động cơ bằng phản lực không cần đến môi trường khí quyển bên ngoài. Nó có thể chuyển động trong không gian vũ trụ vì có mang theo chất oxi hoá để đốt cháy nhiên liệu. 25. CÔNG – CÔNG SUẤT 1. Công a. Định nghĩa: Công thực hiện bởi một lực không đổi là đại lượng đo bằng tích độ lớn của lực và hình chiếu của độ dời điểm đặt trên phương của lực. (25.1) b. Công phát động, công cản - Nếu thì A > 0 và đựơc gọi là công phát động. -Nếu thì A < 0 và đựơc gọi là công cản. - Nếu thì A = 0, dù có lực tác dụng nhưng không có công thực hiện. c. Đơn vị của công Trong hệ SI, công được tính bằng Jun (J) 1 jun là công thực hiện bởi lực có độ lớn 1N khi điểm đặt của lực có độ dời 1m theo phương của lực 1J = 1N.1m 2. Công suất a. Định nghĩa: Công suất là đại lượng cho tốc độ thực hiện công của một động cơ, có gái trị bằng thương số giữa công A và thời gian t cần để thực hiện công ấy. b. Đơn vị: Trong hệ SI, công suất được đo bằng Oát, kí hiệu W. 1 oát là công suất của máy sinh công 1 Jun trong 1 giây. Một số đơn vị khác: 1kW = 1000W = 103W 1MW = 1000000W = 106W Chú ý: 1kWh = 3,6.106J 1HP (mã lực) = 736W c. Biểu thức khác của công suất Ứng dụng: Đối với một động cơ lực kéo tỉ lệ nghịch với vận tốc dùng để chế tạo hộp số. Hộp số giúp thay đổi tốc độ quay của trục dẫn tới làm thay đổi được lực kéo của động cơ. 3. Hiệu suất <1 26. ĐỘNG NĂNG VÀ ĐỊNH LÝ ĐỘNG NĂNG 1. Động năng a. Định nghĩa Động năng của một vật là năng lượng do vật chuyển động mà có. Động năng có giá trị bằng một nửa tích khối lượng và bình phương vận tốc của vật. (26.1) Đơn vị của động năng: J b. Nhận xét: - Động năng của một vật là đại lượng vô hướng và luôn luôn dương. - Vận tốc có tính tương đối, phụ thuộc vào hệ quy chiếu, nên động năng củng có tính tương đối, phụ thuộc vào hệ quy chiếu. - Công thức (26.1) cũng đúng cho vật chuyển động tịnh tiến. 2. Định lí động năng Định lý: Độ biến thiên động năng của một vật bằng công của ngoại lực tác dụng vào vật. (26.2) - Nếu công của ngoại lực dương động năng tăng. - Nếu công của ngoại lực âm động năng giảm. 27. THẾ NĂNG. THẾ NĂNG TRỌNG TRƯỜNG 1. Khái niệm thế năng Thế năng là dạng năng lượng phụ thuộc vào vị trí tương đối của vật so với mặt đất, hoặc phụ thuộc độ biến dạng của vật so với trạng thái khi chưa biến dạng. 2. Công của trọng lực Công của trọng lực không phụ thuộc vào hình dạng đường đi của vật mà chỉ phụ thuộc vào các vị trí đấu và cuối. Lực có tính chất như thế gọi là lực thế 3. Thế năng trọng trường a. Công của trọng lực: Xét một vật có khối lượng n di chuyển từ điểm B có độ cao zB đến điểm C có độ cao zC so với mặt đất. Công của trọng lực A = mg(zB - ZC) Nhận xét: - Công của trọng lực không phụ thuộc vào dạng đường đi của vật mà chỉ phụ thuộc các vị trí đầu và cuối. - Lực thế (lực bảo toàn) là những lực mà công của chúng không phụ thuộc vào dạng đường đi của vật mà chỉ phụ thuộc các vị trí đầu và cuối. a. Thế năng trọng trường: Wt = mgz z là độ cao của vật so với gốc thế năng (mức không của thế năng) Đơn vị của thế năng: J Chú ý: Công của trọng lực bằng độ giảm thế năng của vật. b. Công của trọng lực: Bằng hiệu thế năng của vật tại vị trí đầu và vị trí cuối, tức bằng độ giảm thế năng của vật. 4. Lực thế và thế năng Thế năng là năng lượng của một hệ có được do tương tác giữa các phần của hệ thông qua lực thế. Thế năng phụ thuộc vị trí tương đối của các phần ấy. 28. THẾ NĂNG ĐÀN HỒI 1. Công của lực đàn hồi Mọi vật biến dạng đàn hồi đếu có khả năng sinh công, tức là mang năng lượng. Năng lượng này được gọi là thế năng đàn hồi. Công của lực đàn hồi: Công này phụ thuộc vào các độ biến dạng của lò xo, vậy lực đàn hồi cũng là lực thế. 2. Thế năng đàn hồi a. Thế năng đàn hồi của một vật gắn vào đầu lò xo : k là độ cứng của lò xo. x là độ biến dạng của lò xo so với gốc thế năng. b. Định lí thế năng: Công của lực đàn hồi bằng độ giảm thế năng đàn hồi Thế năng đàn hồi cũng được xác định sai kém bằng một hằng số cộng tuỳ theo cách chọn gốc thế năng. 29. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG 1. Thiết lập định luật a. Trường hợp trọng lực Xét vật có khối lượng m rơi tự do từ độ cao z1 đến độ cao z2. Áp dụng định lý động năng Mặt khác: do đó: Định luật: Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực , động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, va tổng của chúng, tức cơ năng của vật được bảo toàn (không đổi theo thời gian) b. Trường hợp lực đàn hồi Trong quá trình chuyển động của vật gắn vào lò xo, khi động năng của vật tăng thì thế năng đàn hồi giảm và ngược lại, nhưng tổng động năng và thế năng, tức là cơ năng của vật, thì luôn bảo toàn =hằng số. c. Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảo toàn. 2. Biến thiên cơ năng. Công của lực không phải là lực thế. Khi ngoài lực thế vật còn chịu tác dụng của lực không phải là lực thế, cơ năng của vật không được bảo toàn và công của lực này bằng độ biến thiên cơ năng của vật. 30. VA CHẠM ĐÀN HỒI VÀ KHÔNG ĐÀN HỒI 1. Phân loại va chạm - Đối với tất cả các va chạm , có thể vận dụng định luật bảo toàn động lượng. - Va chạm đàn hồi: sau va chạm hai vật trở lai hình dạng ban đầu và động năng toàn phần không thay đổi, hai vật tiệp tục chuyển động tách rời nhau với vận tốc riệng biệt. - Va cham mềm: sau va chạm hai vật dính vào nhau và chuyển động với cùng một vận tốc một phần năng lượng của hệ chuyển thành nội năng (toả nhiệt) và tổng động năng không được bảo toàn 2. Va chạm đàn hồi trực diện Vận tốc của từng quả cầu sau va chạm: Nhận xét: - Hai qua cầu có khốí lượng bằng nhau: thì . Ta thấy Có sự trao đổi vận tốc. - Hai quả cầu có khối lượng chếnh lệch Giả sử và ta có thể biến đổi gần đúng với ta thu được 3. Va chạm mềm - Định luật bảo toàn động lượng: . - Độ biến thiên động năng của hệ: <0 chứng tỏ động năng giảm đi một lượng trong va chạm. Lượng này chuyển hoá thành dạng năng lượng khác, nhu toả nhiệt,.. 31. CÁC ĐỊNH LUẬT KÊ-PLE. CHUYỂN ĐỘNG CỦA VỆ TINH. 1. Các định luật kê-ple Định luật 1: Mọi hành tinh đều chuyển động theo các quỹ đạo elip mà Mặt Trời là một tiêu điểm. Định luật 2: Đoạn thẳng nối Mặt Trời và một hành tinh bất kỳ quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau. Định luật 3: Tỉ số giữa lập phương bán trục lớn và bình phương chu kỳ quay là giống nhau cho mọi hành tinh quay quanh Mặt Trời. Đối với hai hành tinh bất kỳ 2. Vệ tinh nhân tạo. Tốc độ vũ trụ: - Nếu ném xiên một vật, khi lên đến một độ cao nhất định, vật sẽ rơi trở lại mặt đất. Vận tốc ném càng lớn tầm bay xa càng lớn vật sẽ rơi tới mặt đất cách chỗ ném càng xa. - Nếu vận tốc ném tăng đến một giá trị nào đó đủ lớn, vật sẽ không trở lại mặt đất mà sẽ quay quanh Trái Đất. Khi đó lực hấp dẫn của Trái Đất chính là lực hướng tâm. Vật trở thành một vệ tinh nhân tạo của Trái Đất. - Giả sử vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo tròn gần Trái Đất. Áp dụng định luật II Niu-tơn, ta có: Trong đó R = 6370km là bán kính Trái Đất, M = 5,89.1024kg là khối lượng Trái Đất. vI = 7,9km/s gọi là vận tốc vũ trụ cấp I vII = 11,2km/s gọi là tốc độ vũ trụ cấp II vIII = 16,7km/s gọi là tốc độ vũ trụ cấp III CHƯƠNG V: CƠ HỌC CHẤT LƯU 32. ÁP SUẤT THỦY TĨNH – NGUYÊN LÍ PA- XCAN 1. Áp suất của chất lỏng. Chất lỏng có đặc tính là nén lên các vật nằm trong nó. Áp lực chất lỏng nén lên vật có phương vuông góc với bề mặt của vật. Áp suất có giá trị bằng áp lực trên một đơn vị diện tích. Áp suất trung bình của chất lỏng ở độ sâu nơi đặt dụng cụ là Kết luận: - Tại mọi điểm của chất lỏng, áp suất theo mọi phương là như nhau. - Áp suất ở độ sâu khác nhau thì khác nhau. Đơn vị của áp suất trong hệ SI là Pa (hay N/m2) 1Pa = 1N/m2 Ngoài ra còn có các đơn vị khác như 1atm = 1,013.105 Pa 1torr = 1mmHg = 133,3 Pa 1atm = 760mmHg 2. Sự thay đổi theo độ sâu. Áp suất thủy tĩnh. Xét một chất lỏng ở trạng thái cân bằng tĩnh trong một bình chứa: - Trên cùng một mặt nằm ngang trong lòng chất lỏng áp suất là như nhau tại mọi điểm - Áp suất thủy tĩnh (áp suất tĩnh) của chất lỏng ở độ sâu h p = pa + rgh Trong đó: p là áp suất thủy tĩnh hay áp suất tĩnh của chất lỏng. h là độ sâu so với mặt thoáng. pa là áp suất khí quyển khối lượng riêng của chất lỏng 3. Nguyên lí Pa-xcan. a. Phát biểu: Độ tăng áp suất lên một chất lỏng chứa trong bình kín được truyền nguyên vẹn cho mọi điểm của chất lỏng và thành bình. b. Biểu thức p = png + rgh png là áp suất từ bên ngoài nén lên mặt chất lỏng. 4. Máy nén thủy lực Nguyên lý Pascal được áp dụng trong việc chế tạo các máy nén thủy lực, máy nâng, phanh (thắng) thủy lực. Giả sử tác dụng một lực lên pit tông nhánh trái có tiết diện S1, lực này làm tăng áp suất chất lỏng lên một lượng: Theo nguyên lts Pascal áp suất tác dụng lên tiết diện S2 ở nhánh phải cũng tăng lên một lượng và tạo lên một lực bằng: Lực F2 > F1 vì S2 > S1. Nếu cho di chuyển một đoạn bằng d1 xuống dưới thì lực di chuyển ngược lên trên một đoạn d2 là: Lực nâng được nhân lên thì độ dời lại chia cho , do đó công được bảo toàn. 33. SỰ CHẢY THÀNH DÒNG CỦA CHẤT LỎNG VÀ CHẤT KHÍ ĐỊNH LUẬT BÉC-NU-LI Chuyển động của chất lỏng lí tưởng - Chuyển động của chất lỏng chia làm hai loại: ▪ Chảy ổn định (hay chảy thành dòng) ▪ Chảy không ổn định (chảy cuộn xoáy) - Chất lỏng lý tưởng: là chất lỏng chảy thành dòng và không nén được - Chất khí cũng có thể chảy thành dòng. Đường dòng và ống dòng - Khi chất lỏng chảy ổn định, mỗi phần tử của chất lỏng chuyển động theo một đường nhất định không giao nhau, gọi là đường dòng. - Vận tốc của phần tử chất lỏng tại một điểm xác định trên đường dòng có phương tiếp tuyến với đường dòng và có độ lớn không đổi. - Ống dòng là một phần của chất lỏng chuyển động có mặt biên tạo bởi các đường dòng. - Trong ống dòng, vận tốc chảy càng lớn thì các đường dòng càng xít nhau. 3. Hệ thức giữa tốc độ và tiết diện trong một ống dòng. Lưu lượng chất lỏng a. Hệ thức giữa tốc độ và tiết diện trong một ống dòng: Trong một ống dòng, tốc độ của chất lỏng tỉ lệ nghịch với tiết diện của ống. (33.1) v1, v2 là vận tốc chất lỏng trong ống dòng tiết diện S1, S2. b. Lưu lượng của chất lỏng. Từ (33.1) ta có: v1.S1 = v2.S2 = A. (33.2) - Đại lượng A có giá trị như nhau ở mọi điểm trong một ống dòng được gọi là lưu lượng chất lỏng. - Khi chảy ổn định, lưu lượng chất lỏng trong một ống dòng là không đổi. - Đơn vị của lưu lượng trong hệ SI : m3/s 4. Định luật Bec-nu-li cho ống dòng nằm ngang. a. Phát biểu: Trong một ống dòng nằm ngang, tổng áp suất tĩnh và áp suất động tại mọi điểm bất kì luôn là hằng số. b. Biểu thức: = hằng số (33.3) Trong đó: p : là áp suất tĩnh. : áp suất động. Trong một ống dòng, ở nơi có vận tốc lớn (tiết diện nhỏ) thì áp suất tĩnh nhỏ; nơi có vận tốc nhỏ thì áp suất tĩnh lớn. 34. ỨNG DỤNG ĐỊNH LUẬT BEC-NU-LI 1. Đo áp suất tĩnh và áp suất toàn phần a. Đo áp suất tĩnh : Đặt một ống hình trụ hở hai đầu, sao cho miệng ống song song với dòng chảy. Áp suất tĩnh tỉ lệ với độ cao của cột chất lỏng trong ống. p = rgh1 b. Đo áp suất toàn phần: Dùng một ống hình trụ hở hai đầu, một đầu được uốn vuông góc. Đặt ống sao cho miệng ống vuông góc với dòng chảy. Áp suất toàn phần tỉ lệ với độ cao của cột chất lỏng trong ống. p = rgh2 2. Đo vận tốc chất lỏng. Ống Ven-tu-ri. - Đo vận tốc chất lỏng: Dựa trên nguyên tắc đo áp suất tĩnh. - Ống Ven-tu-ri: Dùng để đo vận tốc chất lỏng trong ống. Ống Ven-tu-ri được đặt nằm ngang, gồm một phần có diện tích S và một phần có diện tích s nhỏ hơn. Một áp kế hình chữ U có hai đầu nối với hai phần ống đó, cho ta biết hiệu áp suất tĩnh giữa hai tiết diện. Vận tốc v tại tiết diện S: Trong đó Dp : hiệu áp suất tĩnh giữa hai tiết diện S và s 3. Đo vận tốc của máy bay nhờ ống pi-tô. Dụng cụ để đo vận tốc của máy bay là ống Pi-tô, được gắn vào dưới cánh máy bay dòng không khí bao quanh ống. Vận tốc chảy vuông góc với tiết diện S của một nhánh ống chữ U. Nhánh kia thông ra một buồng có các lỗ nhỏ ở thành bên để cho áp suất của buồng bằng áp suất tĩnh của dòng không khí bên ngoài. Độ chênh của hai mức chất lỏng trong ống chữ U cho phép ta tính được vận tốc của máy bay. 4. Một vài ứng dụng khác của định luật Bec-nu-li: a. Lực nâng máy bay: Ở phía trên các đường dòng xít vào nhau hơn so với ở phía dưới cánh. Vận tốc dòng không khí ở phía trên lớn hơn vận tốc ở phía dưới cánh. Áp suất thuỷ tĩnh ở phía trên nhỏ hơn áp suất thuỷ tĩnh ở phía dưới tạo nên lực nâng của máy bay. b. Bộ chế hoà khí: - Bộ chế hoà khí là một bộ phận trong động cơ đột trong dùng để cung cấp hỗn hợp nhiên liệu - không khí. - Trong buồng phao A, xăng được giữ ở mức ngang với miệng vòi phun G nhờ hoạt động của phao P. Ống hút không khí có một đoạn thắt lại tại B. Ở đó áp suất giảm xuống, xăng bị hút lên và phân tán thành các hạt nhỏ trộn lẫn với không khí tạo thành hỗn hợp đi vào xilanh. PHẦN HAI. NHIỆT HỌC CHƯƠNG VI. CHẤT KHÍ 35. THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ - CẤU TẠO CHẤT 1. Tính chất của chất khí - Bành trướng: chiếm toàn bộ thể tích của bình chứa. - Dễ nén: Khi áp suất tác dụng lên một lượng khí tăng thì thể tích của khí giảm đáng kể - Có khối lượng riêng nhỏ so với chất lỏng và chất rắn. 2. Cấu trúc của chất khí - Chất được tạo từ các nguyên tử, các nguyên tử tương tác liên kết với nhau tạo thành những phân tử. - Mỗi chất khí được tạo thành từ các phân tử giống hệt nhau. Mỗi phân tử có thể bao gồm một hay nhiều nguyên tử. 3. Lượng chất, mol a. Mol: 1 mol là lượng chất trong đó có chứa một số phân tử hay nguyên tử bằng số nguyên tử chứa trong 12 gam Cacbon 12. b. Số Avogadro: Số nguyên tử hay phân tử chứa trong 1 mol của mọi chất đều bằng nhau và gọi là số A-vô-ga-đrô NA NA = 6,02.1023 mol-1 c. Khối lượng mol: Khối lượng mol của một chất (ký hiệu µ) được đo bằng khối lượng của một mol chất ấy. d. Thể tích mol: Thể tích mol của một chất được đo bằng thể tích của một mol chất ấy. Ở điều kiện chuẩn (0oC, 1atm), thể tích mol của mọi chất khí đều bằng 22,4 lít/mol hay 0,0224 m3/mol. Chú ý: - Khối lượng m0 của một phân tử (hay nguyên tử) của một chất: - Số mol chứa trong khối lượng m của một chất: - Số phân tử (hay nguyên tử) N có trong khối lượng m của một chất: 4. Thuyết động học phân tử chất khí: - Chất khí gồm các phân tử có kích thước rất nhỏ (có thể coi như chất điểm). - Các phân tử chuyển động nhiệt hỗn loạn không ngừng. Nhiệt độ càng cao thì vận tốc chuyển động nhiệt càng lớn. - Giữa hai va chạm, phân tử gần như tự do và chuyển động thẳng đều. - Khi chuyển động, các phân tử va chạm với nhau làm chúng bị thay đổi phương và vận tốc chuyển động, hoặc va chạm với thành bình tạo nên áp suất của chất khí lên thành bình. 5. Cấu tạo phân tử của chất: - Chất được cấu tạo từ những phân tử (hoặc nguyên tử) chuyển động nhiệt không ngừng. - Ở thể khí, các phân tử ở xa nhau, lực tương tác giữa các phân tử yếu nên chúng chuyển động về mọi phía nên một lượng khí không có thể tích và hình dạng xác định. - Ở thể rắn và thể lỏng, các phân tử ở gần nhau, lực tương tác giữa chúng mạnh, nên các phân tử chỉ dao động quanh một vị trí cân bằng. Do đó khối chất lỏng và vật rắn có thể tích xác định. - Ở thể rắn, các vị trí cân bằng của phân tử là cố định nên vật rắn có hình dạng xác định. - Ở thể lỏng thì các vị trí cân bằng có thể di chuyển nên khối chất lỏng không có hình dạng xác định mà có thể chảy. 36. ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ - MA-RI-ỐT 1. Nhận xét: Khi nhiệt độ khối khí không đổi thì ta có: =. 2. Địnhluật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt: Ở nhiệt độ không đổi, tích của áp suất p và thể tích V của một lượng khí xác định là một hằng số. pV = hằng số 37. ĐỊNH LUÂT SÁC - LƠ. NHIỆT ĐỘ TUYỆT ĐỐI 1. Định luật Sác-lơ: Với một lượng khí có thể tích không đổi thì áp suất p phụ thuộc vào nhiệt độ t của khí như sau: Trong đó có giá trị như nhau đối với mọi chất khí, mọi nhiệt độ và bằng độ-1. 2. Khí lý tưởng Khí lý tưởng (theo quan điểm vĩ mô) là khí tuân theo đúng hai định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt và định luật Sác-lơ. Ở áp suất thấp, có thể coi khí thực như là khí lý tưởng. 3. Nhiệt độ tuyệt đối - Nhịêt giai Ken-vin là nhiệt giai trong đó không độ (0K) tương ứng với nhiệt độ -273oC và khoảng cách 1K bằng khoảng cách 1oC. - Nhiệt độ đo trong nhịêt giai Ken-vin được gọi là nhiệt độ tuyệt đối, ký hiệu T. T = t +273 - Trong nhiệt giai Ken-vin, định luật Sác-lơ được viết như sau: 38. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG. ĐỊNH LUẬT GAY LUY-XÁC 1. Phương trình trạng thái khí lý tưởng: Xét một khối khí biến đổi từ trạng thái 1 (p1, V1, T1) sang trạng thái 2 (p2, V2, T2). Chia quá trình thành hai đẳng quá trình: đẳng nhiệt (1-2’) và đẳng tích (2’-2). Trong quá trình (1-2’), định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt cho ta: (1) Trong quá trình (2’-2), định luật Sác-lơ cho ta: hay (2) Từ (1) và (2): Vì các trạng thái (1) và (2) được chọn bất kỳ nên ta có thể viết: Đây là phương trình trạng thái của k