Bài giảng Vật lí 10 - Chuyển động tịnh tiến của vật rắn. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định (Bản hay)

CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN 
CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN 
QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH 
Chuyển động của vật rắn nói chung là rất phức tạp . Để nghiên cứu chuyển động này người ta thường phân tích chuyển động của vật rắn bất kì thành 2 chuyển động cơ bản sau đây : 
Chuyển động tịnh tiến 
Chuyển động quay xung quanh 1 trục cố định 
Ví dụ : chuyển động của bánh xe trên mặt đường 
I/CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN 
1/Định nghĩa : 
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 . 
Ví dụ : một viên gạch chuyển động trên một mặt phẳng ngang là chuyển động tịnh tiến 
Tại sao nói viên gạch chuyển động tịnh tiến ? 
Do đường nối 2 điểm bất kì trên viên gạch có phuơng không đổi hay song song với chính nó  chuyển động của viên gạch là chuyển động tịnh tiến 
2/Phân loại chuyển động tịnh tiến 
- Chuyển động tịnh tiến thẳng 
- Chuyển động tịnh tiến cong : vật rắn chuyển động tịnh tiến theo quỹ đạo là đường cong. 
Ví dụ1 : chuyển động của bàn đạp xe đạp là 1 chuyển động tịnh tiến cong 
Ví dụ2 : chuyển động của đu quay chuyển động tịnh tiến cong 
Hãy cho thêm 1 số ví dụ về chuyển động tịnh tiến 
 Qua các ví dụ ở trên , gia tốc của các điểm trên vật chuyển động tịnh tiến có đặc điểm gì có đặc điểm gì ? 
Gia tốc của vật rắn chuyển động tịnh tiến phụ thuộc thế nào vào gia tốc của các điểm trên vật ? 
3/ Gia tốc của chuyển động tịnh tiến 
* Khi vật chuyển động tịnh tiến , tất cả các điểm trên vật đều chuyển động như nhau , nghĩa là chúng đều có cùng vận tốc và gia tốc . 
 ta có thể coi vật rắn chuyển động tịnh tiến như là một chất điểm có khối lượng m 
* Công thức xác định gia tốc của vật rắn chuyển động tịnh tiến : 
m: khối lượng của vật rắn 
: Hợp lực tác dụng lên vật rắn 
(1) 
* Trong trường hợp vật chuyển động tịnh tiến thẳng theo phương Ox : (1)viết lại thành 
F 1X +F 2X +F 3X +.=ma 
* Trong một số trường hợp vật chuyển động tịnh tiến cong ta cần phải chiếu (1) lên nhiều trục tọa độ để giải quyết được bài toán 
II/CHUYỂN ĐỘNG QUAY CUẢ VẬT RẮN XUNG QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH 
1/ Đặc điểm của chuyển động quay.Tốc độ góc 
Đại lượng đặc trưng cho chuyển động quay của vật rắn là tốc độ góc ( góc mà vật quay được trong 1 đơn vị thời gian ). 
? Khi vật rắn quay quanh 1 trục cố định các điểm trên vật có vận tốc góc như thế nào ? 
Đi tới thí nghiệm 
Khi vật rắn quay quanh một trục , mọi điểm trên vật đều có cùng vận tốc góc . 
Vật quay đều thì = const.Vật quay nhanh dần thì tăng , vật quay chậm dần thì giảm 
2/Tác dụng của momen lực đối với một vật quay quanh một trục 
a/ Thí nghiệm : 
* sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ : 
- Ròng rọc có khối lượng đáng kể . Có thể quay không ma sát quanh trục cố định 
- Sợi dây không dãn , khối lượng không đáng kể 
- Hai vật nặng khác nhau (P 1 <P 2 ) 
P 1 
P 2 
Trong thí ngiệm trên nếu 2 vật có trọng lượng như nhau thì hiện tượng sẽ như thế nào ? 
Làm thí nghiệm kiểm tra 
* Tiến hành thí nghiệm : 
Giữ vật ở 1 độ cao h so với sàn rồi thả nhẹ . Quan sát chuyển động của 2 khối trụ và của ròng rọc 
* Hiện tượng : 
 Hai vật chuyển đông nhanh dần về phía P 2 
 Ròng rọc quay nhanh dần 
Khi P 1 =P 2 
Ròng rọc không quay 
Hai vật nặng đứng yên 
Khi P 1 <P 2 
HÃY GIẢI THÍCH HIỆN TƯỢNG TRÊN 
* Giải thích hiện tượng : 
Lực căng dây T 1 gây ra 1 mômen làm quay ròng rọc 
Lực căng dây T 2 gây ra 1 mômen làm quay ròng rọc theo chiều ngược lại 
Mômen lực toàn phần tác dung vào ròng rọc là 
	M=(T 2 -T 1 )R >0 
 Ròng rọc quay nhanh dần về phía P 2 
P 1 
P 2 
T 1 
T 2 
HÃY GIẢI THÍCH HIỆN TƯỢNG KHI P 1 =P 2 
b/ Kết luận 
Momen lực tác dụng vào vật quay có trục quay cố định làm thay đổi tốc độ góc của vật . 
3/Mức quán tính trong chuyển động quay 
Mức quán tính trong chuyển động quay đặc trưng cho khả năng bảo toàn vận tốc góc của vật rắn 
Mức quán tính của chuyển động quay phụ thuộc vào các yếu tố nào ? 
Di tới thí nghiệm 
 Vật có khối lượng càng lớn thì có mức quán tính trong chuyển đông quay càng lớn 
 Vật có khối lương phân bố xa trục quay thì có mức quán tính càng lớn 
Mức quán tính của chuyển động quay phụ thuộc vào các yếu tố sau : 
Khối lượng của vật:vật có khối lượng càng lớn thì có mức quán tính càng lớn . 
Sự phân bố khối lượng của vật so với trục quay 
Trả lời các câu hỏi sau : 
Câu 1:Đối với 1 vật quay quanh 1 trục cố định , câu nào sau đây là đúng ? 
A.Khi không còn momen lực tác dụng thì vật đang quay sẽ dừng lại ngay . 
B.Vật quay được nhờ có momen tác dụng lên nó . 
C.Khi tốc độ góc của vật thay đổi thì chắc chắn đã có mômen lực tác dụng lên vật . 
D.Vật không quay được khi có momen lực tác dụng lên nó . 
Câu 2:Momen quán tính của 1 vật không phụ thuộc vào : 
A.hình dạng và kích thước của vật . 
B.vị trí của trục quay . 
C.khối lượng của vật 
D. tốc độ góc của vật . 
Câu 3: một vật đang quay quanh 1 trục với tốc độ góc là 2 rad/s . Nếu bỗng nhiên momen lực tác dụng lên nó mất đi thì : 
A.vật quay chậm lại rồi dừng lại . 
B. vật quay đều với vận tốc góc như lúc ban đầu . 
C.vật đổi chiều quay . 
D.vật dừng lại ngay . 
BÀI TẬP VỀ NHÀ 
5,6,7,8 trang114,115 SGK 
CÁC EM CỐ GẮNG HỌC BÀI