động lực học chất điểm

Bi giảng Vật lý đại cơng
Tác giả: PGS. TS Đỗ Ngọc Uấn
Viện Vật lý kỹ thuật
Trờng ĐH Bách khoa H nội
• Tμi liÖu tham khaá:
1. Physics Classical and modern
Frederick J. Keller, W. Edward Gettys,
Malcolm J. Skove
McGraw-Hill, Inc. International Edition 1993.
2. R. P. Feymann
Lectures on introductory Physics
3. I. V. Savelyev
Physics. A general course, Mir Publishers 1981
4. P. M. Fishbane, S. G. Gasiorowicz, S. T.
Thornton
Physics for scientists and engineers. Pearson and
Prentice Hall; 2005,1996, 1993.
5. Vật lý đại cơng các nguyên lý v ứng dụng,
tập I, III. Do Trần ngọc Hợi chủ biên
/>Ti liệu học chính thức: Vật lý đại cơng:
Dùng cho khối các trờng ĐH kỹ thuật công
nghiệp (LT&BT). NXB Giáo Dục.
Tập I : Cơ học, Nhiệt học.
Tập II: Điện từ học, Dao động v sóng cơ, Dao
động v sóng điện từ.
Tập III: Quang, Lợng tử, VL nguyên tử, hạt
nhân, chất rắn.
Cáchhọc: Lên lớp LT: nghe giảng, ghi bi.
Về nh: Xem lại bi ghi, hiệu chỉnh lại cùng ti
liệu -> Lmbitậpởnh.
Lênbảnglmbi tập đã ra trong các chơng.

Sinh viên lên bảng, thầy kiểm tra vở lmbiở
nh.
Đánh giá kết quả:
Điểm quá trình: Đánh giá Bitậpbằng chấm vở
bitậplmởnh, lênlớp, lênbảngv bikiểm
tra 45. Hệ số 0,3.
Thi: 15 câu trc nghim + 2 câu tự luận LT hoặc
bitập. Điểm thi hệ số 0,7.
1. Đối tợng v phơng pháp vật lý học
Nghiên cứu các dạng vận động của thế giới vật
chất, thế giới tự nhiên
Ăng-ghen: vận động bao gồm mọi biến đổi xảy
ra trong vũ trụ từ dịch chuyển đơn giản đến t
duy.
Vật lý học l môn khoa học tự nhiên nghiên
cứu các dạng vận động tổng quát nhất của thế
giới vật chất: những đặc trng tổng quát, các quy
luật tổng quát về cấu tạo v vận động của vật
chất
Bimởđầu
CÊu t¹o vËt chÊt:
Vi m«: ph©n tö, nguyªn tö ~ 10
-10
m.
§iÖn tö m
e
=9,1.10
-31
kg,
-e=-1,6.10

-19
C
+
- -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Na
~ 10
-10
m
ThÕ giíi vi m«, vÜ m«;
VËt chÊt tån t¹i: láng r¾n khÝ & Tr−êng
Các bớc nghiên cứu:
1. Quan sát bằng giác quan hoặc máy móc.
2. Thí nghiệm định tính, định lợng.
3. Rút ra các định luật vật lý: thuộc tính, mối
liên hệ.
4. Giải thích bằng giả thuyết.
5. Hệ thống các giả thuyết ->Thuyết vật lý
6. ứng dụng vothựctiễn
==> Phơng pháp qui nạp
Phơng pháp diễn dịch: các tiên đề ->mô
hình->định lý, lý thuyết-> So sánh với kết

quả thực nghiệm.
Vật lý l cơ sở cho các ngnh khoa học khác.
Sự phát triển của các ngnh khác tạo điều kiện
cho VL phát triển
Những vấn đề cần giải
quyết:
Nănglợng
Vật liệu mới
Côngnghệmới
Tin học phát triển xâm nhập v hỗ trợ
các ngnh khoa học khác
70
0
N−íc l¹nh
N−íc nãng
C¸ch nhiÖt
KÝ
n
h
2. Các đại lợng vật lý: thuộc
tính của một đối tợng VL
đại lợng vô hớng: giá trị, âm
dơng
Đại lợng hữu hớng: Điểm
đặt, phơng, chiều, độ lớn
Toạ độ của
véc tơ
Mục đích học Vật lý:
- Kiến thức cơ bản cho SV để học các môn khác
-T duy, suy luận khoa học

- Xây dựng thế giới quan khoa học
x
y
z


0
i
r
k
r
j
r
r
r
r
r
r
x
r
y
r
z
k.rj.ri.rr
zyx
r
r
r
r
++=

2
z
2
y
2
x
rrrr ++=
C¸c phÐp tÝnh ®¹i l−îng vÐc t¬: Hoμntoμn
nh− trong gi¶i tÝch vÐc t¬ vμ ®¹i sè
PhÐp céng
r
r
r
x
r
y
r
z
bac
r
r
r
+=
c
x
= a
x
+ b
x
c

y
= a
y
+ b
y
c
z
= a
z
+ b
z
c
r
b
r
a
r
TÝch v« h−íng
α= cosabb.a
r
r
α++=+= cosab2ba)ba(c
222
r
r
b
r
a
r
α

TÝch cã h−íng
b x
r
r
r
ac =
α=×= sinab|ba|c
r
r
c
r
b
r
a
r
)b.a.(c-)c.a.(b)c b xx(
r
r
r
r
r
r
r
r
r
=a
b
r
a
r

c
r
α
C¸c phÐp ®¹o hμm, vi ph©n, tÝch ph©n ®èi víi
c¸c ®¹i l−îng biÕn thiªn
)t(ϕ
=
ϕ
§¹i l−îngv«h−íng biÕn thiªn theo thêi
gian:
t
lim
t
)t('
Δ
ϕ
Δ
=
∂
ϕ
∂
=ϕ
Qui t¾c tam
diÖn thuËn
Đại lợng véc tơ biến thiên theo thời gian
)t(FF
r
r
=
F

r
F
x
=F
x
(t)
F
y
=F
y
(t)
F
z
=F
z
(t)
t
F
lim
dt
Fd
)t('F


==
r
r
r
k
dt

dF
j
dt
dF
i
dt
dF
dt
Fd
z
y
x
rrr
r
++=
Đơn vị, thứ nguyên của các đại lợng vật
lý: Qui định 1 đại lợng cùng loại lm đơn
vị đo theo Hệ SI (system international)
§¬n vÞ c¬ b¶n KÝ hiÖu §vÞ
§é dμi L mÐt (m)
Khèi l−îng M kg
Thêi gian t s
C−êng ®é dßng ®iÖn I A
§é s¸ng Z candela (Cd)
NhiÖt ®é tuyÖt ®èi T Kenvin (K)
L−îng chÊt mol mol
§¬n vÞ phô: Gãc ph¼ng α rad
Gãc khèi Ω steradian(sr)
Thứ nguyên:Quiluậtnêulênsựphụthuộc
đơn vị đo đại lợng đó vocácđơn vịcơ

bản
sqkpziml
molTZItMLThNg =

2
s
m
.kgNamF ==
r
r
N=L
1
M
1
t
-2
.( )
0
lực
4. Phơng pháp xác định sai số của các phép
đo vật lý:
Phép đo: So sánh đại lợng ny với đại lợng
cùng loại đợc chọn lm đơn vị
Phép đo trực tiếp: Đọc kết quả ngay trên thang
đo
A
V
I
U
R =

Phép đo gián tiếp: Xác định đại
lợng cần đo thông qua các
phép đo trực tiếp các đại lợng
liên quan trong các hm với đại
lợng cần đo.
& Kết quả đo bao giờ cũng có sai số :
Sai số hệ thống: Luôn sai về một phía
> chỉnh dụng cụ đo.
Sai số ngẫu nhiên: Mỗi lần đo sai số
khác nhau > đo nhiều lần.
Sai số dụng cụ: Độ chính xác của dụng
cụ giới hạn.
Sai số thô đại: Do ngời đo > Nhiều
ngời đo, loại các giá trị quá lệch.
4.1.C¸ch x¸c ®Þnh sai sè cña phÐp ®o trùc tiÕp
a
1
,a
2
, a
3
, a
n
lμ c¸c gi¸ trÞ ®o trong n lÇn
®o
sai sè: Δa
1
=|a
1
-a|, Δa

2
=|a
2
-a|, , Δa
n
=|a
n
-a|
∑∑∑
===
Δ+=Δ+=
n
1i
i
n
1i
i
n
1i
i
a
n
1
aa
n
1
a
n
1
a

aa0a
n
1
n
1i
i
n
lim
=⇒=Δ
∑
=
∞→
A -®¹i l−îng cÇn ®o, Gi¸ trÞ thùc lμ a.
∑
=
Δ=−
n
1i
i
a
n
1
aa
Sai sè tuyÖt ®èi cña mçi lÇn ®o:
|aa|a
ii
−
=
Δ
∑

=
Δ=Δ
n
1i
i
a
n
1
a
a|aa|
Δ
≤
−
aaa|aa|
Δ
+
≤
≤
Δ
−
aΔ
lμ sai sè tuyÖt ®èi trung b×nh
NÕu sè lÇn ®o ®ñ lín
aa0a
n
1
n
1i
i
≈⇒≈Δ

∑
=
Sai sè tuyÖt ®èi cña phÐp ®o :
dc
aaa
Δ
+
Δ
=
Δ
dc
a
Δ
lμ saisèdôngcô.
Sai sè t−¬ng ®èi cña phÐp ®o :
%
a
a
Δ
=δ
VÝ dô: §o ®−êng kÝnh trô
LÇn ®o D(mm) ΔD
i
(mm)
1 21,5 0,02
2 21,4 0,08
3 21,4 0,08
4 21,6 0,12
5 21,5 0,02
064,0D48,21D =Δ=

Trung b×nh
mm1,0D
dc
=
Δ
Sai sè dông cô cña th−íc
Sai sè tuyÖt ®èi cña phÐp ®o :
ΔD= 0,064+0,1=0,164mm ≈ 0,16mm
mm)16,048,21(DDD ==
Qui tắc lmtrònsaisố: Chỉ còn 2 chữ số
có nghĩa. Phần bỏ đi < 1/10 gốc
Tất cả các chữ số đều có nghĩa trừ các số 0
bêntráisốkhác0 đầutiên:
0,230 v 0,0203 đềucó3 chữsốcónghĩa.
Sai số tơng đối của phép đo :
%75,000745,0
48,21
16,0
%
D
D
===

=
Giá trị trung bình của của đại lợng cần
đo phải viết qui tròn đến chữ số có nghĩa
cùngbậcthậpphânvớichữsốcónghĩa
cuối cùng của giá trị sai số đã qui tròn
0,00745 ==> 0,0075 = 0,75%.
v 0,0005 < 0,00745/10

mm)16,048,21(DDD ==
δ- CÊp chÝnh x¸c ghi trªn
thang ®o;
a
max
Gi¸ trÞ lín nhÊt cña
thang ®o
Δa
dc
= δ. a
max
=1,5%.100mA=1,5mA
100mA
1,5
mA
0
§èi víi c¸c ®iÖn trë mÉu vμ ®iÖn dung mÉu:
Δa
dc
= δ.a
• C¸ch x¸c ®Þnh sai sè cña dông cô ®o ®iÖn:
a lμ gi¸ trÞ ®o ®−îc trªn dông cô, δ- cÊp
chÝnh x¸c cña thang ®o lín nhÊt ®ang ®−îc
sö dông.
Δa
dc
= δ. a
max
Hép ®iÖn trë mÉu 0÷9999,9Ω
cã δ=0,2 ®èi víi thang 1000 Ω;

Gi¸ trÞ ®o ®−îc a=820,0 Ω
=>Δa
dc
= δ.a=0,2%.820,0=1,64 Ω≈1,7 Ω
§èivíic¸cdôngcô®o hiÖnsè:
Δa
dc
= δ.a+n.α
δ lμ cÊp chÝnh x¸c;
a lμ gi¸ trÞ ®o hiÓn thÞ;
α lμ ®é ph©n gi¶i;
n-phô thuéc vμothang®o vμ dông cô do
nhμ s¶n xuÊt qui ®Þnh.
§ång hå 2000digit DT890 cã δ=0,5; n=1
cho dßng 1 chiÒu; U
max
=19.99V;
§é ph©n gi¶i:
α=U
max
/2000=19,99/2000≈0,01V;
Sè ®o hiÓn thÞ U=15,78V
ΔU
dc
= δ.a+n.α=
0,5%.15,78V+1.0,01V=0,0889V ≈ 0,1V