Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Chương I: Động học chất điểm (tiết 3)

CHƯƠNG I: ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM 1. CHUYỂN ĐỘNG CƠ 1. Chuyển động cơ là gì? - Chuyển động cơ là sự dời chỗ của vật theo thời gian. - Khi vật dời chỗ thì có sự thay đổi khoảng cách giữa vật và các vật khác được coi như đứng yên. Vật đứng yên được gọi là vật mốc. - Chuyển động cơ có tính tương đối. 2. Chất điểm. Quỹ đạo của chất điểm - Trong những trường hợp kích thước của vật nhỏ so với phạm vi chuyển động của nó, ta có thể coi vật như một chất điểm chỉ như một điểm hình học và có khối lượng của vật. - Khi chuyển động, chất điểm vach một đường trong không gian gọi là quỹ đạo. 3. Xác định vị trí của một chất điểm - Để xác định vị trí của một chất điểm, người ta chọn một vật mốc, gắn vào đó một hệ tọa độ, vị trí của chất điểm được xác định bằng tọa độ của nó trong hệ tọa độ này. 4. Xác định thời gian - Muốn xác định thời điểm xảy ra một hiện tượng nào đó, người ta chọn một gốc thời gian và tính khoảng thời gian từ gốc đến lúc đó. - Như vậy để xác định thời điểm, ta cần có một đồng hồ và chọn một gốc thời gian. Thời gian có thể được biểu diễn bằng một trục số, trên đó mốc 0 được chọn ứng với một sự kiện xảy ra. 5. Hệ Quy chiếu Một vật mốc gắn với một hệ tọa độ và một gốc thời gian cùng với một đồng hồ hợp thành một hệ quy chiếu. Hệ quy chiếu = Hệ tọa độ gắn với vật mốc + Đồng hồ và gốc thời gian 6. Chuyển động tịnh tiến Tổng quát, khi vật chuyển động tịnh tiến, mọi điểm của nó có quỹ đạo giống hệt nhau, có thể chồng khít nên nhau được 2. VẬN TỐC TRONG CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU 1. Độ dời a. Độ dời Xét một chất điểm chuyển động theo một quỹ đạo bất kì. Tại thời điểm t1 , chất điểm ở vị trí M1 . Tại thời điểm t2 , chất điểm ở vị trí M2 . Trong khoảng thời gian rt = t2 – t1, chất điểm đã dời vị trí từ điểm M1 đến điểm M2. Vectơ gọi là vectơ độ dời của chất điểm trong khoảng thời gian nói trên. b. Độ dời trong chuyển động thẳng - Trong chuyển động thẳng, véc tơ độ dời nằm trên đường thẳng quỹ đạo. Nếu chọn hệ trục tọa độ Ox trùng với đường thẳng quỹ đạo thì vectơ độ dời có phương trùng với trục ấy. Giá trị đại số của vectơ độ dới bằng: rx = x2 – x1 trong đó x1 , x2 lần lược là tọa độ của các điểm M1 và M2 trên trục Ox. - Trong chuyển động thẳng của một chất điểm, thay cho xét vectơ độ dời M1M2 , ta xét giá trị đại số rx của vectơ độ dời và gọi tắt là độ dời. M1 M2 M1 M2 2 Độ dời và quãng đường đi Như thế, nếu chất điểm chuyển động theo một chiều và lấy chiều đó làm chiếu dương của trục tọa thì độ độ dời trùng với quãng đường đi được 3..Vận tốc trung bình Vectơ vận tốc trung bình vtb của chất điểm trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 bằng thương số của vectơ độ dời và khoảng thời gian rt = t1 – t2 : Vectơ vận tôc trung bình có phương và chiều trùng với vetơ độ dời. Trong chuyển động thẳng, vectơ vận tôc trung bình có phương trùng với đường thẳng quỹ đạo. Chọn trục tọa độ Ox trùng với đường thẳng quỹ đạo thì giá trị đại số của vectơ vận tốc trung bình bằng: trong đó x1 , x2 là tọa độ của chất điểm tại các thời điểm t1 và t2 . Vì đã biết phương trình của vectơ vận tốc trung bình vtb, ta chỉ cần xét giá trị đại số của nó và gọi tắt là giá trị trung bình. Vận tốc trung bình = Độ dời / Thời gian thực hiện độ dời. Đơn vị của vận tốc trung bình là m/s hay km/h. Ở lớp8, ta biết tốc độ trung bình của chuyển động được tính như sau: tốc độ trung bình = Quãng đường đi được / Khoảng thời gian đi . 4. Vận tôc tức thời Vectơ vận tốc tức thời tại thời điểm t, kí hiệu là vectơ v, là thương số của vectơ độ dời MM ‘ và khoảng thời gian rt rất nhỏ (từ t đến t +rt) thực hiện độ dời đó (khi rt rất nhỏ). Vận tốc tức thời v tại thời điểm t đặc trưng cho chiều và độ nhanh chậm của chuyển động tại thời điểm đó. Mặt khác khi rt rất nhỏ thì độ lớn của độ dời bằng quãng đường đi được , ta có (khi rt rất nhỏ) tức độ lớn của vận tốc tức thời luôn luôn bằng tốc độ tức thời. 5. Chuyển động thảng đều Định nghĩa: Chuyển động thẳng đều là chuyển động thẳng, trong đó chất điểm có vận tốc tức thời không đổi. Phương trình chuyển động thẳng đều Gọi x0 là tọa độ của chất điểm tại thời điểm ban đầu t0 = 0, x là tọa độ tại thời điểm t sau đó. Vận tốc của chất điểm bằng: hằng số Từ đó: tọa độ x là một hàm bậc nhất của thời gian t. Công thức (1) gọi là phương trình chuyển động của chât điểm chuyển động thẳng đều. 6. Đồ thị a. Đồ thị toạ độ Đường biểu diễn pt (1) là đường thẳng xiên góc xuất phát từ điểm (x0, 0). Độ dốc của đường thẳng là Trong chuyển động thẳng đều, hệ số góc của đường biểu diễn tọa độ theo thời gian có giá trị bằng vận tốc. Khi v > 0, tana > 0, đường biểu diễn đi lên phía trên. Khi v < 0, tana < 0, đường biểu diễn đi xuống phía dưới. b. Đồ thị vận tốc Trong chuyển động thẳng đều, vận tốc không thay đổi. Đồ thị biểu diễn vận tốc theo thời gian là một đường thẳng song song với trục thời gian. 3. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU 1. Gia tốc trong chuyển động thẳng Đại lượng vật lý đặc trưng cho độ biến đổi nhanh chậm của vận tốc gọi là gia tốc. a. Gia tốc trung bình Gọi và là các vectơ vận tốc của một chất điểm chuyển động trên đường thẳng tại các thời điểm t1 và t2. Trong khoảng thời gian rt = t2 – t1, vectơ vận tốc của chất điểm đã biến đổi một lượng các vectơ . Thương số: (3) được gọi là vectơ gia tốc trung bình của chất điểm trong khoảng thời gian từ t1 đến t2, và kí hiệu là Vectơ gia tốc trung bình có cùng phương với quỹ đạo, giá trị đại số của nó là: Giá trị đại số xác định độ lớn và chiều của vectơ gia tôc trung bình. Đơn vị atb là m/s2 . b. Gia tốc tức thời Nếu trong công thức (3) ta lấy rt rất nhỏ thì thương số vectơ cho ta một giá trị là vectơ gia tốc tức thời. (khi rt rất nhỏ). Vectơ gia tốc tức thời là một vectơ cùng phương với quỹ đạo thẳng của chất điểm. Giá trị đại số của vectơ gia tôc tức thời bằng: (rt rất nhỏ) và được gọi tắt là gia tốc tức thời 2. Chuyển động thẳng biến đổi đều Định nghĩa: Chuyển động thẳng biến đổi đều là chuyển động thẳng trong đó gia tốc tức thời không đổi. 3.Sự biến đổi của vận tốc theo thời gian Chọn một chiều dương trên quỹ đạo. kí hiệu v, v0 lần lượt là vận tốc tại thời điểm t và thời điểm ban đầu t0 = 0. Gia tốc a không đổi. Theo công thức (3) thì v - v0 = at, hay là: v = v0 + at, hay là v = v0 + at (4) a. Chuyển động nhanh dần đều Nếu tại thời điểm t, vận tốc v cùng dấu với gia tốc a (tức là v.a>0)thì theo công thức (4), giá trị tuyệt đối của vận tốc v tăng theo thời gian, chuyển động là chuyển động nhanh dần đều. b. Chuyển động chậm dần đều Nếu tại thời điểm t, vận tốc v khác dấu với gia tốc a (tức là v.a<0) thì theo công thức (4), giá trị tuyệt đối của vận tốc v giảm theo thời gian, chuyển động là chuyển động chận dần đều. c. Đồ thị vận tốc theo thời gian Theo công thức (4), đồ thị của vận tốc theo thời gian là một đường thẳng xiên góc, cắt trục tung tại điểm v = v0 . Hệ số góc của đường thẳng đó bằng: So sánh với công thức (4) ta có Vậy trong chuyển động biến đổi đều, hệ số góc của đường biểu diễn vận tốc theo thời gian bằng gia tốc của chuyển động. 4. PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU 1. Phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều a. Thiết lập phương trình Giả sử ban đầu khi t0 = 0, chất điểm có tọa độ x = x0 và vận tốc v = v0. Tại thời điểm t, chất điểm có tọa độ x vận tốc v. Ta cần tìm sự phụ thuộc của tọa độ x vào thời gian t. Ta đã có công thức sau đây: v = v0 + at (5) Vì vận tốc là hàm bậc nhất của thời gian, nên khi chất điểm thực hiện độ dời x-x0 trong khoảng thời gian t-t0 = t thì ta có thể chứng minh được rằng độ dời này bằng độ dời của chất điểm chuyển động thẳng đều với vận tốc bằng trung bình cộng của vận tốc đầu v0 và vận tốc cuối v, tức là bằng . Vậy ta có: (6) Thay v bằng công thức (5) và viết lại công thức (6) ta được: (7) Đây là phương trình chuyển động của chất điểm chuyển động thẳng biến đổi đều. Theo phương trình này thì tọa độ x là một hàm bậc hai của thời gian t. b. Đồ thị tọa độ của chuyển động thẳng biến đổi đều Đường biểu diễn phụ thuộc vào tọa độ theo thời gian là một phần của đường parabol. Dạng cụ thể của nó tùy thuộc các giá trị của v0 và a. Trong trường hợp chất điểm chuyển động không có vận tốc đầu (v0 = 0), phương trình có dạng sau: với t > 0 Đường biểu diễn có phần lõm hướng lên trên nếu a>0, phần lõm hướng xuống dưới nếu a<0 2. Công thức liên hệ giữa độ dời, vận tốc và gia tốc: a. Ký hiệu là độ dời trong khoảng thời gian từ 0 đến t b. Trường hợp chuyển động từ trạng thái nghỉ (vận tốc đầu bằng 0 v0 = 0) Chọn chiều dương là chiều chuyển động, khi đó độ dời trùng với quãng đường đi được s Thời gian đi hết quãng đường s: Vận tốc v tính theo gia tốc và quãng đường 5. SỰ RƠI TỰ DO 1. Thế nào là rơi tự do? Định nghĩa: Sự rơi tự do là sự rơi của một vật chỉ chịu sự tác động của trọng lực. 2. Phương và chiều của chuyển động rơi tư do - Chuyển động rơi tự do được thực hiện theo phương thẳng đứng và có chiều từ trên xuống dưới. Chuyển động rơi là nhanh dần đều. 3. Gia tốc rơi tự do 4. Giá trị của gia tốc rơi tự do - Ở cùng một nơi trên Trái Đất và ở gấn mặt đất, các vật rơi tự do đều có cùng một gia tốc g. - Giá trị của g thường được lấy là 9,8m/s2 ., hoặc g = 10m/s2 - Các phép đo chính xác cho thấy g phụ thuộc vào vĩ độ địa lý, độ cao và cấu trúc địa chất nơi đo. 5. Các công thức tính quãng đường đi được và vận tốc chuyển động rơi tự do - Khi vật rơi tự do không có không có vận tốc đầu (v = 0 khi t = 0) thì: - Vận tốc dơi tại thời điểm t là v =gt. - Quãng đường đi được của vật sau thời gian t là s = gt2/ 2. 6.CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU TỐC ĐỘ DÀI VÀ TỐC ĐỘ GÓC 1. Vectơ vận tốc trong chuyển động cong - Khi chuyển động cong, vectơ vận tốc luôn luôn thay đổi hướng. Trong khoảng thời gian rt, chất điểm dời chỗ từ M đến M’ . Vectơ vận tốc trung bình của chất điểm trong khoảng thời gian đó bằng: t + M, t M - Nếu lấy rt rất nhỏ thí M’ rất gần M. Phương của rất gần với tiếp tuyến tại M,độ lớn của rất gần với độ dài cung đường đi được rs. Bằng những lập luận chặt chẽ, người ta đi đến kết luận rằng, khi rt dần tới 0 thì vectơ vận tốc trung bình trở thành vectơ vận tốc tức thời v tại thời điểm t. Vectơ vận tốc tức thời có phương trùng với tiếp tuyến của quỹ đạo tại M, cùng chiều với chiều chuyển động và có độ lớn là: (khi rt rất nhỏ) (8.1) 2. Vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều. Tốc độ dài Chuyển động tròn là đều khi chất điểm đi được những cung tròn có độ dài bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau tùy ý. Gọi rs là độ dài cung tròn mà chất điểm đi được trong khoảng thời gian rt. Tại một điểm trên đường tròn, vectơ vận tốc của chất điểm có phương trùng với tiếp tuyến và có chiều của chuyển động. Độ lớn của vectơ vận tốc bằng: = hằng số. (8.2) 3. Chu kì và tần số của chuyển động tròn đều Gọi T là khoảng thời gian chất điểm đi hết một vòng trên đường tròn. Từ công thức (8.2) ta có: Trong đó r là bán kính đường tròn; vì v không đổi nên T là một hằng số và được gọi là chu kì. Tần số f của chuyển động tròn đều là số vòng chất điểm đi được trong một giây, nên đơn vị của tần số là héc, kí hiệu là Hz 1Hz = 1 vòng /s = 1 s-1 . 4. Tốc độ góc. Liên hệ giữa tốc độ góc và tốc độ dài Khi chất điểm đi được một cung tròn M0M = rs thì bán kính OM0 của nó quét được một góc r (8.5) Trong đó r là bán kính của đường tròn. Gócr được tính bằng rađian (viết tắt là rad). Thương số của góc quét r và thời gian rt là tốc độ góc (8.6) Tốc độ góc đo bằng rađian trên giây (rad/s). Ta có v = hay v = r (8.7) 5.Liên hệ giữa tốc độ góc với chu kì T hay với tần số f Thay công thức (8.7) vào công thức (8.3), ta có: Từ đó : (8.8) và (8.9) Các công thức (8.8) và (8.9) cho ta mối liên hệ giữa tốc độ góc với chu kì T hay với tần số f. Từ (8.9), còn được gọi là tần số góc. 7. GIA TỐC TRONG CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU 1. Phương và chiều của vectơ gia tốc Trong chuyển động tròn đều, vectơ gia tốc vuông góc với vectơ vận tốc và hướng vào tâm đường tròn. Nó đặc trưng cho sự biến đổi về hướng của vectơ vận tốc và được gọi là véc tơ gia tốc hướng tâm, kí hiệu là . 2. Độ lớn của vectơ gia tốc hướng tâm Chú ý: Đặc điểm của gia tốc hướng tâm - Điểm đặt: Trên chất điểm tại điểm đang xét trên quỹ đạo - Phương: Đường thẳng nối chất điểm với tâm quỹ đạo. - Chiều: Hướng vào tâm - Độ lớn: 8. TÍNH TƯƠNG ĐỐI CỦA CHUYỂN ĐỘNG CÔNG THỨC VẬN TỐC 1. Tính tương đối của chuyển động Kết quả xác định vị trí và vận tốc của cùng một vật tùy thuộc hệ qui chiếu. Vị trí (do đó quỹ đạo) và vận tốc của một vật có tính tương đối. 2. Ví dụ về chuyển động của người đi trên bè Xét chuyển động của một người đi trên một chiếc bè đang trôi trên sông. Ta gọi hệ qui chiếu gắn với bờ sông là hệ qui chiếu đứng yên, hệ quy chiếu gắn với bè là hệ qui chiếu chuyển động. Vận tốc của người đối với hệ qui chiếu đứng yên gọi là vận tốc tuyệt đối; Vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động gọi là vận tốc tương đối; vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động đối với hệ quy chiếu đứng yên gọi là vận tốc kéo theo. Ta hãy tìm công thức liên hệ giữa các vận tốc này. a. Trường hợp người đi dọc từ cuối về phía đầu bè Ta chứng minh được (10.1) Trong đó: là vận tốc của người (1) đối với bờ (3), là vận tốc tuyệt đối. là vận tốc của người (1) đối với bè (2), là vận tốc tương đối là vận tốc của bè (2) đối với bờ (3), là vận tốc kéo theo. b. Trường hợp người đi ngang trên bè từ mạn này sang mạn kia Tương tự ta cũng chứng minh được : (10.2) 3. Công thức vận tốc Tại mỗi thời điểm, vectơ vận tốc tuyệt đối bằng tổng vectơ vận tốc tương đối và vectơ vận tốc kéo theo. CHƯƠNG II: ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM 9. LỰC. TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC 1. Khái niệm về lực: Lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác, kết quả là truyền gia tốc cho vật hoặc làm vật bị biến dạng. 2. Tổng hợp lực Tổng hợp lực: Là thay thế nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như tác dụng của toàn bộ những lực ấy. Quy tắc tổng hợp lực (Quy tắc hình bình hành): Hợp của hai lực đồng quy được biểu diễn bằng đường chéo (kẻ từ điểm đồng quy) của hình bình hành mà hai cạnh là những vec tơ biểu diễn hai lực thành phần. 3. Phân tích lực: - Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực tác dụng đồng thời và gây hiệu qủa giống hệt như lực ấy. - Phân tích lực là việc làm ngược lại với tổng hợp lực 10. ĐỊNH LUẬT I NIU-TƠN 1. Định luật 1 Newton Nếu không chịu tác dụng cuả một lực nào hoặc chịu tac dụng của cac lực có hợp lực bằng 0 thì vật giữ nguyên trạng thái đứng yên hay chuyển động thẳng đều. 2. Ý nghĩa của định luật I Newton - Quan tính là tính chất một vật có xu hướng bảo toàn vận tốc về hướng và độ lớn. - Quán tính có hai biểu hiện: + Xu hướng giữ nguyên trạng thái đứng yên. Ta nói các vât có “tính ì” + Xu hướng giữ nguyên trạng thái chuyển động thẳng đều. Ta nói vật chuyển động “có đà” 11. ĐỊNH LUẬT II NIU-TƠN 1. Định luật II Newton Vectơ gia tốc của một vật luôn cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của vectơ gia tốc tỷ lệ thuận với độ lớn của lực và tỷ lệ ngịch với khối lượng cuả vật. ; Hoặc là: Trong trường hợp vật chịu tác dụng của nhiều lực thì gia tốc của vật được xác định bời . 2. Cách biểu diễn lực Vectơ lực có: - Gốc chỉ điểm đặt của lực. - Phương và chiều chỉ phương và chiều của vectơ gia tốc mà lực gây ra cho vật. - Độ dài chỉ độ lớn của lực theo một tỷ lệ xích chọn trước. 3. Đơn vị lực Trong hệ SI, đơn vị lực là newton, kí hiệu là N. Một newton là lực truyền cho một vật có khối lượng 1kg một gia tốc bằng 1m/s2. 1N = 1kg.1m/s2 = 1kgm/s2. 4. Khối lượng - Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tinh của vật. - Khối lượng là một đại lượng vô hướng dương và không đổi đối với mỗi vật. - Khối lượng có tính chất cộng được. 5. Điều kiện cân bằng của một vật được xem là chất điểm. Điều kiện cân bằng của chất điểm là hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên nó bằng không. 6. Trong lực và trọng lượng - Trong lực là lực hút cuả Trái Đất tác dụng lên vật, gây cho chúng gia tốc rơi tự do g, kí hiệu là . Ở gần mặt đất, trọng lực có phương thẳng đứng, chiều từ trên hướng xuống và đặt vào một điểm gọi là trọng tâm cuả vật. - Trọng lượng của vật là độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật, kí hiệu là P. Trong lượng của vật được đo bằng lực kế và có biểu thức P = mg. 12. ĐỊNH LUẬT III NIU-TƠN 1. Sự tương tác giữa các vật: Nếu vật A tác dụng lên vật B thì vật B cũng tác dụng lên vật A Đó là sự tác dụng tương hỗ (hay tương tác). 2. Định luật III Newton Khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực .Hai lực này là hai lực trực đối 3. Lực và phản lực Một trong hai lực tương tác giữa hai vật được gọi là lực tác dụng, còn lực kia gọi là phản lực. Lực và phản lực có những đặc điểm sau: - Lực và phản lực luôn xuất hiện và mất đi đồng thời. - Lực và phản lực bao giờ cũng cùng loại. - Lực và phản lực không thể cân bằng nhau vì chúng đặt vào hai vật khác nhau. 13. LỰC HẤP DẪN 1. Định luật vạn vật hấp dẫn: Lực hấp dẫn giữa hai vật (coi như chất điểm) tỉ lệ thuận với tích của hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. G = 6,67.10-11N.m2/kg2 : hằng số hấp dẫn 2. Biểu thức của gia tốc rơi tự do Trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên vật chính là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó. Xét một vật có khối lượng m ở độ cao h so với mặt đất. Goi M, R lần lượt là khối lượng và bán kính của Trái Đất. Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật m là: . Trọng lực tác dụng lên vật: . Với . Khi vật ở gần mặt đất . 3. Trường hấp dẫn, trường trọng lực Mỗi vật luôn tác dụng lực hấp dẫn lên các vật xung quanh. ta nói xung quanh môiz vật đều có một trường hấp dẫn. Trường hấp dẫn do trái đất gây ra xung quanh nó gọi là trường trọng lực (hay trọng trường Nếu nhiều vật khác nhau lần lượt đặt tại cùng một điểm thì trọng trường gây cho cùng một gia tốc rơi tự do g như nhau Vậy g là đại lượng đặc trưng cho trọng trường tại mỗi điểm. Nó còn được gọi là gia tốc trọng trường 14. CHUYỂN ĐỘNG CỦA MỘT VẬT BỊ NÉM 1. Quỹ đạo chuyển động Xét vật M bị ném xiên từ một điểm O tại mặt đất theo phương hợp với phương ngang một góc , với vận tốc ban đầu bỏ qua sức cản cảu khơng khí. Chọn hệ toạ độ Oxy có gốc tại O, trục hoành Ox hướng theo phương ngang, trục tung Oy hướng theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên. Thực hiện các bước theo phương pháp toạ độ thu được kết quả sau: Phương trình chuyển động: . Phương trình quỹ đạo: . 2. Vận tốc: - Vận tốc của vật tại thời điểm t: 3. Góc lệch, độ cao cực đại, tầm bay xa Góc lệch của vectơ vận tốc so với phương ngang: . Thời gian chuyển động: . Độ cao cực đại mà vật đạt được: . Tầm xa (L) tính theo phương ngang: 15. LỰC ĐÀN HỒI 1. Lực đàn hồi Lực đàn hồi là lực xuất hiện khi một vật bị biến dạng đàn hồi, và có xu hướng chống lại nguyên nhân gây ra biến dạng Lực đàn hồi chỉ tồn tại trong một giới hạn nào đó của vật đàn hồi gọi là giới han đàn hồi. 2. Một vài trường hợp thường gặp a. Lực đàn hồi của lị xo. Khi một lò xo bị kéo hay bị nén thì xuất hiện lực đàn hồi, lực này xuất hiện ở hai đầu của lò xo và tác dụng vào các vật tiếp xúc với lò xo làm cho nó biến dạng - Phương: Trùng với phương của trục lò xo. - Chiều: Ngược với chiều biến dạng cuả lò xo - Độlớn: Tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lị xo k(N/m) : Hệ số đàn hồi (độ cứng) của lò xo. Hệ số k phụ thuộc vào bản chất, kích thước của lò xo . : độ biến dạng của lò xo (m). Dấu (-) chỉ lực đàn hồi ngược chiều biến dạng Định luật Hooke: Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. b. Lực căng của dây: Khi một sợi dây bị kéo căng nó sẽ tác dụng lên hai vật gắn với hai đầu dây những lực căng: Những lực này có đặc điểm: - Điểm đặt: Là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật. - Phương: Trùng với chính sợi dây. - Chiêu: Hướng từ hai đầu dây vào phần giữa của sợi dây ( chỉ là lực kéo) Trường hợp dây vắt qua ròng rọc, ròng rọc có tác dụng làm đổi phương của lực tác dụng 3. Lực kế Dựa vào định luật Hooke, người ta tạo ra một dụng cụ đo lực gọi là lực kế 16. LỰC MA SÁT 1.. Lực ma sát nghỉ. a. Sự xuất hiện của lực ma sát nghỉ: Lực ma sát nghỉ chỉ xuất hiện khi có ngoại lực tác dụng lên vật. Ngoại lực này có xu hướng làm cho vật chuyển động nhưng chưa đủ thắng lực ma sát. b. Đăc điểm của lực ma sát nghỉ - Giá cuả luôn nằm trong mặt phẳng tiếp xúc giữa hai vật. - ngược chiều với ngoại lực tác dụng vào vật. - Lực ma sát nghỉ luôn cân bằng với ngoại lực tác dụng lên vật. Fmns = F (F ngoại lực) Khi F tăng dần, Fmsn tăng theo đến một giá trị FM nhất định thì vật bắt đầu trượt. FM là giá trị lớn nhất của lực ma sát FM tỉ lệ thuận với N Với : hệ số ma sát nghỉ, không có đơn vị. phụ thuộc vào nhiều yếu tố như bản chất của hai mặt tiếp xúc, các điều kiện về bề mặt. Fx thành phần ngoại lực song song với mặt tiếp xúc 2. Lực ma sát trượt a. Sự xuất hiện của lực ma sát trượt: Lực ma sát trượt xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi hai vật trượt trên bề mặt của nhau b. Đặc điểm của lực ma sát trượt: - Lực ma sát trượt tác dụng lên một vật luôn cùng phương và ngược chiều với vận tốc tương đối của vật ấy đối với vật kia. - Độ lớn cuả lực ma sát trượt không phụ thuộc vào diện tích mặt tiếp xúc, không phụ thuộc vào tốc độ của vật mà chỉ phụ thuộc vào tính chất của các mặt tiếp xúc - Lực ma sát trượt tỉ lệ với áp lực N: là hệ số ma sát trượt (phụ thuộc tính chất của các mặt tiếp xúc) 3. Lực ma sát lăn a. Sự xuất hiện của lực ma sát trượt: Lực ma sát lăn xuất hiện khi một vật lăn trên bề mặt vật khác và cản trở chuyển động của vật. b.Đặc điểm của lực ma sát lăn: Lực ma sát lăn cũng tỷ lệ với áp lực N giống như lực ma sát trượt, nhưng hệ số ma sát lăn nhỏ hơn hệ số ma sát trượt hàng chục lần. 17 HỆ QUY CHIẾU CÓ GIA TỐC. LỰC QUÁN TÍNH 1. Hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc. - Hệ quy chíêu gắn với mặt đất (xem là đứng yên) hoặc hệ quy chiếu gắn với vật chuyển động thẳng đều gọi là hệ quy chiếu quán tính. - Hệ quy chiếu gắn trên vật chuyển động có gia tốc gọi là hệ quy chiếu phi quán tính. 2. Lực quán tính : - Trong hệ quy chíêu chuyển động thẳng với gia tốc so với với hệ quy chiếu quán tính, các hiện tượng cơ học xảy ra giống như là mỗi vật có khối lượng m chịu thêm tác dụng của một lực bằng lực này gọi là lực quán tính . Chú ý: Lực quán tính không phải là lực tương tác giữa các vật nên lực quán tính không có phản lực. Chúng cũng gây ra biến dạng hoặc gây ra gia tốc cho vật 18. LỰC HƯỚNG TÂM VÀ LỰC QUÁN TÍNH LI TÂM HIỆN TƯỢNG TĂNG, GIẢM, MẤT TRỌNG LƯỢNG 1. Lực hướng tâm và lực quán tính ly tâm a. Lực hướng tâm: Điểm đặt: Trên chất điểm tại điểm đang xét trên quỹ đạo Phương: Dọc theo bán kính nối chất điểm với tâm quỹ đạo Chiều: Hương vào tâm của quỹ đạo Độ lớn: b. Lực quán tính ly tâm: - Hệ quy chíêu gắn với vật quay đều quanh một trục gọi là hệ quy chíêu quay. - Trong hệ quy chíêu quay đều, ngoài các lực do các vật khác gây ra, mỗi vật còn chịu thêm một lực quán tính li tâm, lực này ngược chiều với lực hướng tâm và có độ lớn bằng lực hướng tâm: lực quán tính ly tâm có cùng độ lớn với lực hướng tâm 2.Hiện tượng tăng giảm và mất trọng lượng: Khái niệm về trọng lực trọng lượng: Trọng lực của một vật là hợp lực của các lực hấp dẫn mà trái đất tác dụng lên vật và lực quán tính ly tâm xuất hiện do sự quay của Trái Đất quanh trục của nó. Trọng lượng của một vật là độ lớn của trọng lực của vật ấy Vì Fq thay đổi theo vĩ độ do đó P cũng thay đổi theo vĩ độ. 2. Trọng lực biểu kíên và trọng lượng biểu kiến Xét một vật có khối lượng m đặt trên sàn của một thang máy đang chuyển động theo phương thẳng đứng với gia tốc . Chọn hệ quy chiếu gắn với thang máy (hệ quy chiếu phi quán tính), ngoài trọng lực vật còn chịu tác dụng của một lực quán tính . Hợp lực của trọng lực và lực quán tính tác dụng lên vật gọi là trọng lực biểu kiến của vật: Trọng lượng biểu kiến cảu vật được đo bằng lực kế: . Hiện tượng tăng trọng lượng ứng với trường hợp: . Hiện tượng giảm trọng lượng ứng với trường hợp: . Hiện tượng mất trọng lượng ứng với trường hợp: 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: 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 trực đối. 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. 4. 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