Động lực học chất điểm

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 được?
Chương này sử dụng các khái niệm động học + khối lượng + lực để phân tích các nguyên lý của động lực học.
Nội dung chương:
Lực và tương tác
Định luật I Niutơn
Định luật II Niutơn
Định luật III Niutơn



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.
(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 cos và
Fy = F sin .
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.
(Vật ở trạng thái cân bằng ) (4.3)
(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

* 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.

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.

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 quán tính:Là hệ toạ độ đề các có tâm gắn với mặt trời .
Trong các bài toán chuyển động nhỏ trên trái đất người ta thường coi một cách gần đúng hệ toạ độ đề các có tâm gắn với trái đất làm hệ quy chiếu quán tính, hệ quy chiếu quán tính so với trái đất
HÖ quy chiÕu kh«ng qu¸n tÝnh:Lµ hÖ quy chiÕu chuyÓn ®éng cã gia tèc so víi hÖ quy chiÕu qu¸n tÝnh.
Khi xÐt chuyÓn ®éng cña vËt trong hÖ quy chiÕu kh«ng qu¸n tÝnh ta ph¶i tÝnh ®Õn lùc qu¸n tÝnh
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)
hệ quy chiếu không quán tính
Nguyên lý tương đối Galilê:
Nội dung: Mọi hệ quy chiếu quán tính đều tương đương nhau khi xét các hiện tượng cơ học.
Định lý cộng vận tốc:
là vận tốc tuyệt đối v?t so với hệ quy chiếu quỏn tớnh.

là vận tốc tương đối v?tcủa chất điểm đối với hệ
quy chiếu khụng quỏn tớnh


lµ vËn tèc 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