Bài 21. Chuyển động tịnh tiến của vật rắn. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định

KIỂM TRA BÀI CŨ
? Em hãy lấy ví dụ trong thực tế chứng tỏ mức vững vàng của cân bằng phụ thuộc vào độ cao trọng tâm và diện tích mặt chân đế?
? Em hãy chỉ rõ dạng cân bằng của 3 quả cầu đồng chất trên một mặt có dạng sau?
1
2
3
? Em hãy kể tên các dạng cân bằng, nguyên nhân nào gây nên các dạng cân bằng đó?
Các em hãy quan các video dưới đây và cho biết quỹ đạo chuyển động của chúng và chuyển động đó là chuyển động gì?
Video 1
Video 2
Video 3
Video 4
Bài 21
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN
CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN
QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
Tiết 1
Các em hãy quan sát chuyển động của một bè nứa trên một đoạn sông phẳng.
t1
t2
t3
Em có nhận xét gì về các đoạn A’B’, A’’B’’ và A’’’B’’’ ?
1. Định nghĩa
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
Em hãy quan sát chuyển động của chiếc đu quay sau.
Khi đu quay chuyển động, các đoạn thẳng AB, A’B’ và A’’B’’ có luôn song song với nhau không?
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
Vậy chuyển động tịnh tiến của vật rắn là chuyển động như thế nào?
Chuyển động tịnh tiến của vật rắn là chuyển động trong đó đường nối hai điểm bất kì của vật luôn song song với chính nó.
Em hãy cho một vài ví dụ về chuyển động tịnh tiến?
Lưu ý:
Chuyển động tịnh tiến của vật rắn có quỹ đạo là đường thẳng ( hoặc đường tròn, đường cong ) thì đó là chuyển động tịnh tiến thẳng hoặc chuyển động tịnh tiến tròn hoặc cong.
Trong chuyển động tịnh tiến của vật rắn thì quỹ đạo chuyển động của mọi điểm trên vật là giống nhau.
1. Định nghĩa
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
Theo các em thì chuyển động của bè nứa ở trên và chuyển động của người ngồi trong chiếc đua đang quay có phải là chuyển động tịnh tiến không? Từ đó, em có nhận xét gì về quỹ đạo chuyển của bè nứa và của người.
1. Định nghĩa
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
Vật trượt trên mặt phẳng nghiêng là chuyển động tịnh tiến
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
Theo các em thì 1 vật trượt trên mặt phẳng nghiêng có phải là chuyển động tịnh tiến không?
m
Chuyển động rơi tự do là chuyển động tịnh tiến
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
Theo các em chuyển động rơi tự do có phải là chuyển động tịnh tiến không?
1. Định nghĩa
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
Em có nhận xét gì về chuyển động của hai điểm bất kỳ của ô tô?
1. Định nghĩa
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
Vì mọi điểm trên vật chuyển động như nhau nên có thể coi vật như một chất điểm => áp dụng định luật II Niu-tơn cho vật
a =
F
m
hay F = ma
Trong đó F = F1 + F2 + …là hợp lực của các lực tác dụng vào vật.
1. Định nghĩa
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
Trong trường hợp vật chuyển động tịnh tiến thẳng ta nên chọn hệ trục toạ độ Oxy, trong đó Ox cùng hướng với chuyển động. Rồi chiếu biểu thức định luật II Niu-tơn lên các trục toạ độ:
Ox: F1x + F2x + …= ma
Oy: F1y + F2y + …= 0
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
Em hãy điền các từ còn thiếu vào chỗ trống để được các kết luận đúng.
Chuyển động tịnh tiến của vật rắn là chuyển động trong đó đường nối hai điểm bất kỳ của vật luôn …………………. với chính nó.
Gia tốc của chuyển động tịnh tiến được xác định bằng định luật II Niu-ton: …………………… .., trong đó ………………… là hợp lực tác dụng lên vật, m là khối lượng của nó.
song song
Một xe ca có khối lượng 1250 kg được dùng để kéo xe moóc có khối lượng 325 kg. Cả hai xe cùng chuyển động với gia tốc 2,15 m/s2. Bỏ qua chuyển động của các bánh xe.
Hợp lực tác dụng lên xe ca và xe moóc có giống nhau không? Tại sao?
Trả lời: Hợp lực tác dụng lên 2 xe là khác nhau vì theo định luật II Niu-ton ta có:
Fhl xe ca = mxe ca.a = 1250.2,15 = 2687,5 N
Fhl xe moóc = mxe moóc.a = 325.2,15 = 698,75 N
Trong các chuyển động sau chuyển động nào không phải là chuyển động tịnh tiến:
D. Chuyển động của Mặt Trăng quanh Trái Đất.
C. Chuyển động rơi tự do của một vật.
B. Chuyển động của ngăn kéo bàn học.
A. Chuyển động của người ngồi trong chiếc đu đang quay.
D. Chuyển động của Mặt Trăng quanh Trái Đất.
Bài tập áp dụng:
Một vật có khối lượng m trượt từ trạng thái nghỉ xuống một mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng α so với phương ngang. Biết hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng nghiêng là µt và độ lớn gia tốc rơi tự do là g. Bỏ qua lực cản của môi trường. Viết biểu thức tính gia tốc của vật?
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
N
P
Px
Py
Fms
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
x
y
O
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
Chọn hệ quy chiếu như hình vẽ
+ Gốc toạ độ trùng với vị trí vật bắt đầu trượt
+ Chiều (+) Ox và chiều (+) Oy như hình vẽ
+ Gốc thời gian lúc vật bắt đầu chuyển động
Khi vật trượt, vật chịu tác dụng của ba lực: Trọng lực P, lực ma sát trượt Fmst , phản lực N
Phân tích lực P thành Px và Py như hình vẽ
Áp dụng định luật II Niu-tơn:
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng
F = P + N + Fmst= ma

F =Px+ Py+ N + Fmst = ma (1)

Chiếu (1) lên trục Ox : Px- Fmst=ma
Chiếu (1) lên trục Oy : N - Py= 0
N = Py= P cos α (3)
Khi đó:
=
P sinα - Fmst
m
a
P sinα - Fmst=ma (2)
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
Mà : Fmst = µtN
Mà : N = Py = P cosα = mgcosα
a
=
m
a = g(sinα – µtcosα)
Vật chuyển động xuống dọc theo trục Ox
a
=
P sinα - µtN
m
mg sinα – µtmg cosα
Tiết 1
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH
I. CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA MỘT VẬT RẮN
1. Định nghĩa
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
3. Bài tập áp dụng