Bài giảng Vật lý 12 - Cơ học vật rắn

DANH SÁCH NHÓM 3LÊ THỊ THU HIỀN ( NHÓM TRƯỞNG)HOÀNG VĂN TAMHOÀNG THỊ KIM NGỌCNGUYỄN THỊ KIM NHẠNTỐNG MINH PHÚCNGUYỄN THỊ THANH TÂMNGUYỄN THỊ THANH TÂMĐỖ NGỌC THÀNHTRẦN NGỌC HIẾUHUỲNH TẤN THẢOTRẦN THỊ KIM TUYẾNNGUYỄN THỊ HOÀI TRANGTRẦN THỊ ÁNH TUYẾTLƯƠNG THỊ ÚTNGUYỄN THỊ MINH CHÂULƯU VƯƠNG QUỲNH ĐÔLÊ THỊ HOATHIỀU THỊ DiỆUCÔ HOÏC VAÄT RAÉNNỘI DUNG CHÍNHI- VẬT RẮN II - CHUYEÅN ÑOÄNG CUÛA VAÄT RAÉNIII - MÔ MEN LỰC. PHƯƠNG CHUYỂN CƠ BẢN CỦA CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮNIV - MÔ MEN ĐỘNG LƯỢNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MÔ MEN ĐỘNG LƯỢNGV – ỨNG DỤNG CỦA MÔ MEN ĐỘNG LƯỢNGVật rắn là tập hợp gồm nhiều chất điểm trong đó khoảng cách giữa 2 điểm bất kỳ của nó luôn luôn không đổiI - Khái niệm vật rắn ABA’B’A’’B’’A’’’B’’’t1t2t3Chúng ta quan sát một bè nứa trên một đoạn sông phẳng.Chúng ta có nhận xét gì về các đường A’B’, A’’B’’ và A’’’B’’’ ?II - Chuyển động của vật rắn 1/Chuyển động tịnh tiến của vật rắnABQuan sát chuyển động của chiếc đu quay.Khi đu quay chuyển động, các đoạn thẳng AB, A’B’ và A’’B’’ có luôn song song với nhau.A’B’A’’B’’ Vậy chuyển động tịnh tiến của vật rắn là chuyển động 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. Ví dụ một chuyển động tịnh tiếnVÍ DỤ VỀ CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮNVật trượt trên mặt phẳng nghiêng là chuyển động tịnh tiếnPmgChuyển động rơi tự do là chuyển động tịnh tiếnVÍ DỤ VỀ CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN. Chuyển động của ô tô trên đoạn đường thẳng là chuyển động tịnh tiến.CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮNNhận xét chuyển động của hai điểm bất kỳ của vật?CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮNVì mọi điểm trên vật chuyển động như nhau nên có thể coi vật như một chất điểm và áp dụng định luật II Niu-tơn cho vậta = Fmhay F = maTrong đó F = F1 + F2 + là hợp lực của các lực tác dụng vào vật.1. Chuyển động quay của vật rắnKhi vaät raén chuyển động quay quanh một đường thẳng ∆ (gọi là trục quay) thì:Mọi điểm của vật rắn vạch những vòng tròn có cùng trục ∆ (những vòng tròn mà mặt phẳng vuông góc với ∆ và có tâm nằm trên ∆ ) trong cùng một khoảng thời gian mọi điểm của vật rắn đều quay được một góc ө tại cùng một thời điểm mọi của vật rắn đều có cùng vận tốc và cùng gia tốc góc Tại một thời điểm vectơ vận tốc thẳng và vectơ gia tốc tiếp tuyến của một chất điểm bất kỳ của vật rắn cách trục quay một khoảng r được xác định bởi hệ thức Vaät raén quay ñöôïc moät voøng thì caùc ñieåm cuûa noù cuõng ñi heát moät laàn treân ñöôøng troøn cuûa chuùng.III - MÔ MEN LỰC. PHƯƠNG CHUYỂN CƠ BẢN CỦA CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮNTa xét tác dụng của một lực tiếp tuyến đặt tại một điểm M ứng với bán kính OM = r . Thực nghiệm chứng tỏ rằng tác dụng của lực không những phụ thuộc cường đọ của nó mà phụ còn thuộckhoảng cách r : khoảng cách này càng lớn thì tác dụng của lực càng mạnh. Để đặc trưng cho tác dụng của lực trong chuyển động quay, người ta đưa ra đưa ra một đại lượng gọi là mômen lực. 1) Định nghĩa mô menlựcMô men lực đối với trục quay ∆ là một vectơ xác định bởi Theo định nghĩa này, vectơ có phương trình vuông góc với mặt phẳng chứa và nghĩa là phương trình của trục quay, có chiều thuận đối với chiều quay từ sang có trị số:Người ta thấy rằng mômen của đối với trục ∆ là mômen của đối với điểm O, giao điểm của ∆ và mặt phẳng chứa vuông góc với ∆ 2) Thiết lập phương trình của chuyển động quayGọi là 1 chất điểm bất kỳ của vật rắn cách trục 1 khoảng ứng với bán kính vectơ khối lượng và chịu 1 lực tác dụng ngoại lực tiếp tuyếnChất điểm sẽ chuyển động với vectơ gia tốc tiếp tuyến cho bởi:Một vài công thức tính momen quán tính của vật rắn đồng chất có dạng hình học đối với trục đối xứngThanh cứng có tiết diện nhỏ so với chiều dài:Vành tròn , bán kính R:RĐĩa tròn dẹt mỏng bán kính R.RQuả cầu đặc bán kính R.R3. Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trụcVật rắn có một momen quán tính I đối với một trục quay cố định Δ. Dưới tác động của ngoại lực, vật rắn có gia tốc góc  .Phương trình động lực học của vật rắn là : M=I.Trong hệ SI : M (N.m), I (kg.m), (rad/s2 ) .IV - Mômen động lượng1. Mômen động lượng Là đại lượng động học đặc trưng cho chuyển động quay của vật rắn quanh một trục, kí hiệu là L và được cho bởi công thức tính: L = Iω Đơn vị tính :(kg.m2/s) Chú ý : với chất điểm thì mômen động lượng L = mr2ω = mvr (r là khoảng cách từ  đến trục quay)2. Định luật bảo toàn mômen động lượng Trường hợp M = 0 thì dL = 0 → L = constNếu tổng của momen lực tác dụng lên một vật rắn (hay hệ vật rắn) bằng không thì tổng của momen động lượng của vật rắn (hay hệ vật rắn) được bảo toàn.Nếu I = const =>  = 0 vật rắn không quay hoặc quay đều quanh trục. Nếu I thay đổi thì I1ω1 = I2ω2 Thí nghiệm Một người cầm hai quả tạ nặng đứng trên ghế Giu-kốp-ski đang quay đều. Nếu người đó dang tay ra thì mômen quán tính của người và ghế tăng lên do đó ghế sẽ quay chậm lại. Ngược lại, nếu người đó co tay lại, mômen quán tính của hệ giảm xuống thì ghế quay nhanh lên. video