Ch 1- VL1etrthgbggrefdtrdfwififjwjfwioju.pdf

fejwujbehtcshfhks

1. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
VẬT LÝ 1 VÀ THÍ NGHIỆM
TS. NguyễnThịThúyLiễu
Tel: [phone]
Email: [email protected]

2. 28/02/2024 2
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
- Vậtlýcóquanhệmậtthiếtvớitoánhọc.
GIỚI THIỆU MÔN HỌC
- Sựkhácgiữavậtlývàtoánhọc. Tuyvậy,sựkhácbiệtkhôngphảilúcnàocũngrõràng.
- Làkhoahọcnghiêncứuvề“vậtchất”và“sựtươngtác”.
- Đốitượngnghiêncứu:vậtchất,nănglượng,khônggianvàthờigian.
Vật lý từ Hy lạp, là :“ hiểu biết về tự nhiên” .
Mô tả và giải thích các hiện tượng xảy ra trong tự nhiên với một số các định luật cơ bản nhất.

3. 28/02/2024 3
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
NỘI DUNG
ND
Chi tiết
Chương 1: Động lực học chất điểm.
Chương 2: Động lực học hệ chất điểm – vật rắn.
Chương 3: Năng lượng.
Chương 4: Trường hấp dẫn.
Chương 5: Nguyên lý I nhiệt động học.
Chương 6: Nguyên lý II của nhiệt động học.
Chương 7: Trường tĩnh điện.
Chương 8: Vật dẫn.
Chương 9: Điện môi.
Chương 10: Từ trường của dòng điện không đổi.
Chương 11: Hiện tượng cảm ứng điện từ
Chương 12: Vật liệu từ.
Chương 13: Trường điện từ.

4. 28/02/2024 4
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
Giáo trình Vật lý 1 và thí nghiệm
Tham khảo thêm:
[1]. Lương Duyên Bình, Dư Trí Công, Bùi Ngọc Hồ. Vật lý đại cương, tập I, II. Nhà xuất
bản Giáo Dục, 2003.
[2]. Halliday, Resnick, Walker. Cơ sở Vật lý, tập I, II, III, IV, V. Nhà xuất bản Giáo Dục,
1998.
[3]. Nguyễn Xuân Chi, Đặng Quang Khang. Vật lý đại cương, tập I, II. Nhà xuất bản Đại
học Bách khoa Hà nội, 2000.
[4]. Lương Duyên Bình, Dư Trí Công, Bùi Ngọc Hồ. Bài tập Vật [lý] đại cương, tập I, II.
Nhà xuất bản Giáo Dục, 2003….
Tài liệu

5. 28/02/2024 5
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
Chương 1: Động lực học chất điểm
1.1. Động học chất điểm
1.2 . Động lực học chất điểm
Phần vật lý nghiên cứu chuyển động cơ của chất điểm
1.1. Những khái niệm mở đầu
1.2. Vận tốc và gia tốc
2.3 Momen động lượng
2.2 Động lượng
2.1 Các định luật Newton
2.4 Chuyển động tương đối và nguyên lý Galileo

6. 28/02/2024 6
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
1. Động học chất điểm
1.1. Những khái niệm mở đầu
1.2. Vận tốc và gia tốc
Nghiên cứu những đặc trưng của chuyển động và những dạng chuyển động khác nhau.

7. 28/02/2024 7
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
Chuyển động, hệ qui chiếu, Chất điểm, hệ chất điểm, vật rắn.
1.1. Những khái niệm mở đầu
Phương trình chuyển động của chất điểm (M):
rOM

= () () ()r xti ytj ztk=++

Khi chất điểm chuyển động thì tọa độ x, y, z :
x = x(t) , y = y(t) , z = z(t) hay:
M
(c
)
r

x
y
z
o
phương trình chuyển động của chất điểm M.
)(trr=
Qũy đạo:
Hoànhđộcong:
AM=s
Khichấtđiểmchuyểnđộng : s=s(t)
làhoànhđộcongcủachấtđiểmchuyểnđộng.

8. 28/02/2024 8
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
Một chất điểm được ném theo phương ngang có:
v
0 = const, và g = const,
trong mp xoy sẽ có pt chuyển động:
z = 0 x = v
0 t
2
gt
2
1
y =
Ví dụ:
2
2
01
2
y gx
v
=
phương trình quỹ đạo của chất điểm:
1.1. Những khái niệm mở đầu

9. 28/02/2024 9
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
1. Vận tốc đạilượngđặctrưngchotrạngtháichuyểnđộng củachấtđiểm
(phương, chiều, độnhanhchậm )
* Vận tốc trung bình: s
V
t
∆
=
∆
* Vận tốc tức thời:
(vận tốc):
0
lim
t
s ds
V
t dt
∆→
∆
= =
∆
* Vectơ vận tốc:
ds
V
dt
=


⇒ đặctrưngđầyđủcảvềphươngchiềuvàđộnhanhchậmcủachuyểnđộng.V

tại điểm M của chất điểm là một vectơ có phương
nằm trên tiếp tuyến với quĩ đạo tại M, có chiều theo chiều
chuyển động, có trị số bằng vận tốc tức thời tại điểm đó.
V

1.2. Vận tốc và gia tốc

10. 28/02/2024 10
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
1.2. Gia tốc:là đại luợng đặc trưng cho sự biến đổi trạng thái chuyển động của chất điểm.
* Gia tốc tức thời:
* Gia tốc trung bình:
hay
tb
V
a
t
∆
=
∆


0
lim
t
V
a
t
∆→
∆
=
∆

 dV
a
dt
=


→ của chất điểm chuyển động bằng đạo hàm theo t.a

V

Trong hệ tọa độ Descartes:
222
2 22
;;
yx z
xy z
dVdV dVdx dy dz
aaa
dt dt dt dt dt dt
= = = = = =
⇒
222
xyz
a aaa= ++

xy z
a ai aj ak=++

22 2
yx z
dvdv dv
dt dt dt
 
= ++  
 
1.2. Vận tốc và gia tốc

11. 28/02/2024 11
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
(R : bán kính cong của quỹ đạo tại điểm đang xét)
t
dV
a
dt
=
2
n
V
a
R
=
Đặc trưng cho sựbiến đổi độlớn củaV

t
a

Đặc trưng cho sựthay đổi phương củaV

n
a

* Gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến:,
t
a

n
a

tn
aaa= +

Vềtrịsố:
22
tn
a aa= +
Các trường hợp đặc biệt:
Vectơ vận tốc không thay đổi về phương, chiều và độ lớn
0
n
a=
0
t
a=
0a=
Vectơ vận tốc không thay đổi phương Chất điểm chuyển động thẳng.
Vectơ vận tốc không thay đổi độ lớn
Chất điểm chuyển động cong đều.
Chất điểm chuyển động thẳng đều.
1.2. Vận tốc và gia tốc

12. 28/02/2024 12
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
Một số dạng chuyển động cơ học đơn giản
Chuyển động thẳng biến đổi đều: - Quỹ đạo là đường thẳng và Vectơ gia tốc không thay đổi:
0=
n
a∞=R
t
dV
a a const
dt
= = = 0
V at V= +
2
001
2
S at Vt S= ++
Chuyển động tròn
a.Vận tốc góc:
dt
d
t
t
θ
Δ
Δθ
limω
0Δ
==
→
Δθ
Δt
ω=
Chu kỳ:
ω
π
2
=T
Tần số:
π
ω
ν
2
1
==
T
Nếu ch.động tròn đềuconst=ω const=υ 0==
dt
d
a
t
υ
R
aa
n
2
υ
==
Chuyển động tròn biến đổi đều: t
0
βωω += tt
2
1
0
2
ωβθ +=β= const
ωRυ= ∧

t
aRβ= ∧

b. Gia tốc góc:
2
2
Δ0
Δω
β lim
Δ
t
dd
t dt dtωθ
→
= = =
d
dt
ω
β=



13. 28/02/2024 13
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
Chuyển động ném xiên
Phương x: CĐ thẳng đều
Phương y: CĐ thẳng biến đổi đều
cos
xo
VV α= cos
o
x Vtα=
sin
yo
V gt V α=−+
21
sin
2
o
y gt Vt α=−+
2
22
1
2 cos
o
gx
y xtg
V
α
α
=−+
Tầm xa của vật
2
sin2
o
V
OA
g
α
=
Mô phỏng chuyển động ném xiên
Một số dạng chuyển động cơ học đơn giản

14. 28/02/2024 14
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
2 . Động lực học chất điểm
2.3. Momen động lượng
2.2. Động lượng
2.1. Các định luật Newton
2.4. Chuyển động tương đối và nguyên lý Galileo
Nghiên cứu chuyển động cơ có xét đến tác dụng của lực, là nguyên nhân
làm thay đổi trạng thái chuyển động của vật.

15. 28/02/2024 15
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
2.1 Các định luật Newton
ĐịnhluậtIIINewton:là phản lực của F

'F

Hệ quả: Nếu xét một hệ chất điểm cô lập lúc đó tổng các nội lực tác dụng lên hệ sẽ bằng không.
F

'F

'FF=−

May bay phan luc
Dinh luat III
Phan luc
ĐịnhluậtIINewton:
F
a
m
=


Nhiều lực tác dụng lên vật
i
i
FF=∑

m
F
ka


= F ma=

ĐịnhluậtINewton:Mộtchấtđiểmcôlậpluônbảotoàntrạngtháichuyểnđộng.

16. 28/02/2024 16
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
Một số lực trong chuyển động
Lực tác dụng trong chuyển động cong

tn
aa a= +
 
ntamamam

+=
ntFFF

+=
tt
amF

= là lực tiếp tuyến, gây ra , làm thay đổi độ lớn của
t
a

V

nnamF

= là lực pháp tuyến hay là lực hướng tâm, gây ra làm thay đổi phương củan
a

V

Điều kiện để cho chất điểm chuyển động cong là phải tác dụng lên nó một lực hướng tâm:
2
2
nn
V
F ma m m R
R
ω= = =

17. 28/02/2024 17
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
Lực liên kết:
* Phản lực pháp tuyến:
*Lực ma sát:
NP=−

+Lựcmasáttrượt:
msfNR

+=
Nếuvậntốckhôngquálớnthìf
ms
=kN, k :hệ số ma sát trượt
+ Lực ma sát lăn:
ms
N
f
r
µ= r: bán kính của vật lăn , µ: hệ số ma sát lăn
+ Lực ma sát nhớt
ms
fηυ=−
 
kηµ<< <<η: hệ số ma sát nhớt
+ Lực căng
1
P

2
P

2
P

1
P

T

'T

Tại mỗi điểm của sợi dây xuất hiện cặp lực : 'TT=−

Một số lực trong chuyển động

18. 28/02/2024 18
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
a.Mặt cầu cong lên: F
ht = P – N → N’= N = -F
ht+P = P- < P
2
m
Rυ
Ví dụ 2
Ví dụ1 :
b. Mặt cầu cong xuống: F
ht = N – P → N’= N = F
ht+P = + P >P
R
m
2
υ
ht
F PN= +
 
c. Mặt cầu ngang : F
ht = N – P = 0 → N’= N = P
Một số lực trong chuyển động

19. 28/02/2024 19
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
ma sát nghỉ
ma sát lăn
ma sát
Một số lực trong chuyển động

20. 28/02/2024 20
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
2.2. Động lượng
1.Định lý 1: ()
d
F ma hay F mv
dt
= =

* Động lượng: K mv=

F
dt
Kd


=
2. Định lý 2
2
1
t
t
Fdt∫

:xunglượngcủalựctrongkhoảngt.giant
1đếnt
2.
dt.FKd

=F
dt
Kd 

=
*KhiF const=

tFK ΔΔ

= hay
∫∫
==−=
2
1
2
1
.Δ
12
t
t
K
K dtFKdKKK



F
t
K

=
Δ
Δ
*Ýnghĩacủađộnglượngvàxunglượng
-Độnglượngđặctrưngchokhảnăngtruyềnchuyể nđộngcủachấtđiểm.
-Xunglượngcủamộtlựctácdụngtrongkhoảngthờigian∆tđặctrưngchotác
dụngcủalựctrongkhoảngthờigianđó.

21. 28/02/2024 21
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
2.3. Moment động lượng
() ()
/
sin ,
aO
M ar ar=
  
M

r

a

()/ao
M ra= ∧

rKL∧=

rFM∧=

Moment của lực đối với O
Moment của động lượng đối với O
F

K

Đ lý 2: dtMLd

=
dtM

làxunglượngcủamômentổnghợpcủacácngoạilựctácdụnglênchấtđiểmtrongdt.
Ld

làđộbiếnthiênmômenđộnglượngcủachấtđiểmtrongkhoảngthờigiandt.
NếuM

= const
⇒ ∫∫
==
2
1
2
1L
L
t
t
dtMLdL



Δ
vàL

Δ=
M

∆t
M
t
L

=
Δ
Δ
⇒
2. Định lý về moment động lượng
() ()dm dm
F rFr
dt dt
υυ
= →∧=∧

 
()/
0 0 onst
FO
dL
M Lc
dt
=→ =→=



Đ lý 1:
()/FO
dL
M
dt
→=



1. Moment của một vector đối với một điểm O:a


22. 28/02/2024 22
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
2.4 . Chuyển động tương đối - nguyên lý Galileo
1. Không gian và thời gian theo cơ học cổ điển
Thời gian chỉ bởi các đồng hồ trong hai hệ O và O’ là như nhau: t = t’
VịtríMcủa chất điểm trong không gian đuợc xác định tùy theo hệqui chiếu:
x = x’ +OO’, y =y’, z = z’.
vịtrícủachất điểm trong khônggiancótínhchấttươngđối,phụthuộc hệquichiếu.
Khoảngcách2điểmcủakhônggianlà tuyệtđối,khôngphụthuộc hệquichiếu:
GiảsửthướcABđặtdọctheotrụcO’x’gắnvớihệO’.
ChiềudàicủathướcAB tronghệO’và O là: l
0=x’
B-x’
A l=x
B-x
A.
Mà:x
A=x’
A+oo’,x
B=x’
B+oo’ x
B-x
A=x’
B-x’
A
Chiềudàicủathướcbằngnhautronghaihệquichiếu.
l=l
0

23. 28/02/2024 23
TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
2.4 . Chuyển động tương đối - nguyên lý Galileo
PhépbiếnđổiGaliéo:
XétchấtđiểmchuyểnđộngtronghệO.Tạit
0= 0 , O≡O’
O’chuyểnđộng thẳngđềudọctheo OxvớivậntốcV.
Khiđó: OO’=Vt
phép biến đổi Galiléo.
và
hay:
x=x’+Vt,y=y’,z=z’,t=t’
x’=x-Vt,y’=y,z’=z,t’=t
2. Tổng hợp vận tốc và gia tốc
'rMO' ,rOM

==
'r'OOr

+=
dt
)'OO(d
dt
'rd
dt
rd
+=

'd d dV
dt dt dt
υυ
= +

vận tốc của M so với O, O’.
vận tốc của O’ so với O.
:V

, ':υυ

aaA′= +

giatốccủachấtđiểmđốivớihệO,O’
giatốcchuyểnđộngcủahệO’đốivớiO
,:aa′

:A

,
Vυυ= +


24. TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
28/02/2024 24
2.4 . Chuyển động tương đối - nguyên lý Galileo
3.NguyênlýtươngđốiGaliléo:
XétchuyểnđộngcủachấtđiểmtronghaihệqchOvàO’.
F ma=

GiảsửOlàhệquántính,cácđịnhluậtNewtonđượcthỏamãn:
dođó:
aa′=

ma ma F′= =

NếuhệO’chuyểnđộngthẳngđềuđốivớihệO:0A=

Mọi hệ qui chiếu chuyển động thẳng đều đối với hệ qui chiếu quán tính cũng là hệ qui
chiếu quán tính.
Các phương trình động lực học có dạng như nhau trong các hệ qui chiếu quán tính
khác nhau.
F ma ma′= =


25. TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
28/02/2024 25
Bài tập ví dụ
Một bánh xe có bán kính 10cm, lúc đầu đang đứng yên, sau đó quay quanh trục của nó với gia
tốc góc 2 rad/s
2
. Xác định:
Vận tốc góc, vận tốc dài, gia tốc tiếp tuyến, gia tốc pháp tuyến, gia tốc toàn phần của một điểm
trên vành bánh xe sau giây đầu tiên. Số vòng mà bánh xe quay được sau 1 phút đầu tiên.
t
aRβ= =
2
n
v
a
R
= =
22
tn
a aa= +=
2
2
t
β
θ
= =
.....
2
n
θ
π
= =
0
tωωβ= +- Vận tốc góc :
Rυω= =- Vận tốc dài
- Gia tốc
- Số vòng
HD:

26. TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
28/02/2024 26
Bài tập ví dụ
Một tàu điện chạy trên đoạn đường phẳng ngang, gia tốc không đổi là 0,25m/s
2
. Sau 40s kể từ
lúc bắt đầu khởi hành, tắt máy động cơ và tàu điện chuyển động chậm dần đều tới khi dừng
hẳn. Hệ số ma sát giữa bánh xe và đường là 0,05. g = 10m/s
2
. Xác định:
a. Vận tốc lớn nhất và gia tốc chuyển động chậm dần đều của tàu.
b. Thời gian chuyển động của tàu và đoạn đường mà tàu đã đi được từ lúc khởi hành đến lúc
dừng hẳn.
HD:
11
atυ= =
2
a kg=−=
22 2
2
at t
a
υ
υ=− →=− =
2
11
1
2
at
s= =
2
22
22
2
at
s vt=−=
Vận tốc lớn nhất mà tàu đạt được:
Gia tốc của chuyển động chậm dần đều:
thời gian chuyển động chậm dần đều:
Thờigianchuyểnđộngcủatàu:t=t
1
+t
2
=
Quãngđườngtàuđiđượctrongquátrìnhchuyểnđộngchậmdầnđều:
Toàn bộ quãng đường tàu đi được là: s = ….(m)
Quãngđườngtàuđiđượctrongquátrìnhchuyểnđộngnhanhdầnđều:

27. TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
28/02/2024 27
Bài tập ví dụ
Một hòn đá được ném từ đỉnh của một tháp cao 45m theo phương nằm ngang với vận tốc
ban đầu v
0 = 15m/s. Bỏ qua lực cản không khí. Cho g = 10m/s
2
. Xác định:
a. Tầm bay xa và thời gian bay của hòn đá.
b. Vận tốc, gia tốc tiếp tuyến, gia tốc pháp tuyến của hòn đá khi chạm đất.
2
....
h
t
g
= =
22 2 2
15 ( ) ... /
xy
v v gt m sυ= += + =
2
... /
y
t
v
a g ms
v
= =
2
.... /
x
n
v
a g ms
v
= =
Thời gian chuyển động của vật:
Tầmbayxa:x=v
0
t=…m
Giatốc:
Vậntốckhichạmđất:
HD

28. TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
28/02/2024 28
Bài tập ví dụ

29. TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
28/02/2024 29
Bài tập ví dụ
Bài tập tương tự:
Một ô tô khối lượng m = 2,5 tấn chạy với vận tốc
không đổi 54km/h qua một chiếc cầu. Xác định lực
nén của ôtô lên cầu, nếu:
Cầu nằm ngang.
Cầu vồng lên với bán kính cong 50m.
Cầu lõm xuống với bán kính cong 50m.

30. TS. Nguyễn Thị Thúy Liễu
28/02/2024 30
Bài tập ví dụ