Bài giảng Vật lý đại cương 1: Chương 2 TS. Trần Ngọc

ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TPHCM
BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 1
T.S Trần Ngọc
Chương 2
ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM
MỤC TIÊU
Sau bài học này, SV phải :
– Nêu được đặc điểm của các lực cơ học.
– Nêu được các đ/luật Newton, các đ/lí về
đlượng, momen đ/lượng.
– Vận dụng giải các bài toán cơ bản về
động lực học trong HQC quán tính và
không quán tính.

NỘI DUNG
2.2 KHÁI NIỆM LỰC , KHỐI LƯỢNG
2.1 CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON
2.3 PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC
2.5 ĐỘNG LƯỢNG
2.6 MÔMEN ĐỘNG LƯỢNG
2.7 NGUYÊN LÍ TƯƠNG ĐỐI GALLILÉE
2.8 LỰC QUÁN TÍNH
2.0 – KHÁI NIỆM BAN ĐẦU
1) Khái niệm về lực:
– Là số đo tác động cơ học của đối tượng khác tác
dụng vào vật.
– Kí hiệu: (Force)
– Đơn vị đo: (N)
2) Khái niệm về khối lượng:
– Là số đo mức quán tính của vật và mức độ hấp
dẫn của vật đối với vật khác.

– Kí hiệu: m
– Đơn vị: (kg)

F
Định luật 1 (định luật quán tính):
Khi không có lực bên ngoài
hoặc hợp lực tác dụng lên vật
bằng không thì một vật đang
đứng yên sẽ vẫn đứng yên, nếu
vật đang chuyển động nó sẽ tiếp
tục chuyển động với cùng chiều
và tốc độ như cũ.


• Định luật
Newton I:
00Fa
v const

  

2.1- CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON
Quán tính: tính chất bảo toàn trạng thái ban đầu

Định luật 2:
Nếu hợp lực tác dụng lên một vật khác
không, vật sẽ chuyển động có gia tốc. Lực
và gia tốc của vật được liên hệ với nhau
bởi công thức:
• Định luật Newton II:

hL
F
a
m



2.1- CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON
amF



Phương trình cơ bản
động lực học
2.1- CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON
AB BA
FF


Định luật Newton III:
A
B
AB
FF


BA
F F'



Định luật 3 (lực và phản lực):
Khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì
vật B cũng tác dụng lên vật A một lực
cùng độ lớn nhưng có chiều ngược lại:

2.2- LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG
3) Các lực trong tự nhiên
Về bản chất, có 4 loại lực tương tác:
• Lực tương tác mạnh
• Lực tương tác yếu
• Lực tương tác điện từ
• Lực tương tác hấp dẫn
2.2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG
4) Các lực cơ học:
a) Lực hấp dẫn – trọng lực:
Lực hấp dẫn giữa 2 chất điểm:
12
2
mm
FG
r

A
B
BA
F

AB
F


r
12
hd
2
m m r
F G .
rr

Hằng số hấp dẫn G = 6,67.10
-11
Nm
2
/ kg
2

2.2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG
4) Các lực cơ học:
a) Lực hấp dẫn – trọng lực:
Lực hấp dẫn của một vật lên một chất điểm:
dF

hd
3
(M)
mdM
F G .r
r



r
dM
m
M
2.2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG
4) Các lực cơ học:
a) Lực hấp dẫn – trọng lực:
m
1

m
2

12
F

21
F

• Lực hấp dẫn giữa 2 quả
cầu đồng chất được tính
giống như 2 chất điểm đặt
tại tâm của chúng.
• Một vỏ cầu đồng chất thì không
hấp dẫn bất kì chất điểm nào bên
trong nó.
• Trong phạm vi gần đúng cho phép, ta
có thể tính lực hấp dẫn giữa 2 vật
giống như 2 chất điểm đặt tại khối tâm
của chúng.

Lưu ý:
2.2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG
4) Các lực cơ học:
a) Lực hấp dẫn – trọng lực:
Trọng lực:
Là lực hấp dẫn của Trái Đất tác
dụng vào vật, có tính đến ảnh
hưởng của chuyển động tự quay
quanh trục của Trái Đất.

P

2
Mm
P F G mg
r
  
Tuy nhiên, ảnh hưởng của cđ tự quay
quanh trục của TĐ là không đáng kể,
nên:
trong đó:
2
M
gG
r

là gia tốc rơi tự do, hay gia tốc
trọng trường.
2.2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG
4) Các lực cơ học:

a) Lực hấp dẫn – trọng lực:
Gia tốc rơi tự do:
Là gia tốc rơi của các vật trong
chân không, chỉ dưới tác dụng
của trọng lực.

P

Ở sát bề mặt TĐ:
2
0
2
M
g G 9,8m/s
R

h
Ở độ cao h:
2
0
22
MR
g G g
(R h) (R h)


g phụ thuộc vào vĩ
độ, cấu trúc vỏ TĐ
2.2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG
4) Các lực cơ học:

b) Lực đàn hồi:
dh
F k kx  
• Xuất hiện khi vật bị biến dạng.
• Ngược chiều với chiều biến
dạng.
• Tỉ lệ với độ biến dạng.
2.2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG
4) Các lực cơ học:
b) Lực đàn hồi:
• Lực căng dây
có bản chất là
lực đàn hồi.
• Phản lực pháp tuyến
của mặt tiếp xúc cũng có
bản chất là lực đàn hồi.
T
T'
P

P

N
2.2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG
4) Các lực cơ học:
c) Lực ma sát:
2.2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG
4) Các lực cơ học:
c) Lực ma sát:
Lực ma sát tĩnh (nghỉ):

• Xuất hiện khi vật có
xu hướng trượt trên
mặt tiếp xúc.
• Cân bằng với thành
phần tiếp tuyến của ngoại
lực và có giá trị giới hạn.
• Ngược chiều với xu
hướng chuyển động.
msn
F
t
F
F
msn t n
F F N 
2.2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG
4) Các lực cơ học:
c) Lực ma sát:
Lực ma sát động:
• Xuất hiện khi vật
trượt (hoặc lăn) trên
mặt tiếp xúc.
• Tỉ lệ với áp lực của
mặt tiếp xúc.
• Ngược chiều chiều
chuyển động.
ms
F
N
mst t

FN
msL L
FN
L t n
  
2.2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG
4) Các lực cơ học:
c) Lực ma sát:
Lực ma sát ướt (nhớt):
• Xuất hiện khi vật rắn
chuyển động trong chất
lỏng hoặc chất khí.
• Tỉ lệ với tiết diện cản
và tỉ lệ bậc nhất với vận
tốc (hoặc bậc 2, nếu vận
tốc lớn).
• Ngược chiều chiều
chuyển động.
2
c
F kSv
c
F kSv
v
a) 1
b) 2/5
c) 2/5
d)1/25
Tóm lại, về bản chất, các lực cơ học gồm:
Lưu ý đặc điểm và biểu thức định lượng của các lực.

r
r
.
r
mm
GF
2
21
hd



mg
r
Mm
GP
2

dh
F k

  
Trượt Nghỉ Lăn
F
ms
= µN
F
msL
= µ
L

N
F
ms
 F
gh


R
ms
F


N
Hấp dẫn –
trọng lực
Đàn hồi Ma sát khô
F
gh
= µ
n
N
2.2 - LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG
2.3- PP ĐỘNG LỰC HỌC:
B1: Phân tích các lực tác dụng lên vật.
B2: Áp dụng phương trình cơ bản của động
lực học:
B3: Chiếu lên các trục toạ độ.

B4: Giải hệ pt và biện luận kết quả.



amF
(1)
xx
F ma

(2)
(3)
yy
F ma

Để giải bài toán ĐLH chất điểm, ta thực hiện các bước:
VÍ DỤ 1:
Vật khối lượng m, chuyển động dưới tác
dụng của lực đẩy F
2
và lực kéo F
1
như hình
vẽ. Tính gia tốc của vật, biết hệ số ma sát
trượt giữa vật và mặt đường là .
1
F

2
F




ms
F

x
y
O

P

N
Giải:
Phương trình ĐLH:
x
y
O
1
F

2
F



ms
F


P


N
1 2 ms
F F P N F ma (1)
     
    
Chiếu (1) lên Ox:
F
1
cos + F
2
cos - F
ms
= ma (2)
Chiếu (1) lên Oy:
F
1
sin - F
2
sin - P + N = 0 (3)
Vật trượt, nên F
ms
= N (4)
Giải hệ pt (2), (3) và (4), ta được:
12
F(cos sin ) F (cos sin ) mg
a
m
     


Đáp số:
m
mg)sin(cosF)sin(cosF
a
21


m
mg)sin(cosF
a
1


m
mg)sin(cosF
a
2


a max khi nào?
F
2
= 0
F
1
= 0
a max khi nào?