CHƯƠNG 4: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN BÀI 23: ĐỘNG LƯỢNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG I Động lượng: Xung lượng lực: – Khi lực tác dụng lên vật thời gian Δt tích gọi xung lượng lực khoảng thời gian (giả thiết khơng đổi) – Lực có độ lớn đáng kể tác dụng lên vật khoảng thời gian ngắn, gây biến đổi đáng kể trạng thái chuyển động vật – Đơn vị xung lượng lực Newton giây Kí hiệu (N.s) Động lượng: a Định nghĩa: Động lượng vật có khối lượng m chuyển động với vận tốc đại lượng xác định công thức: =m b.Đặc điểm vector động lượng: – Điểm đặt: vật – Phương: phương với vector vận tốc – Chiều: chiều với vector vận tốc – Độ lớn: p = mv – Đơn vị: ki-lô-gam mét giây (kí hiệu: kg.m/s) c.Dạng khác định luật II Newton : II Ta có, m = m= m= = Trong đó, xung lượng lực Định luật bảo tồn động lượng: Hệ lập: ∑F nl Vật chịu tác dụng nội lực ngoại lực triệt tiêu ( ) – Thời gian xảy tương tác ngắn (Fnội lực >>Fngoại lực) – Khơng có Fngoại lực theo phương → phương coi kín Định luật bảo tồn động lượng hệ lập: Xét hệ kín gồm hai vật có khối lượng m1, m2 tương tác với nhau: – m1 v1t + m2 v2t = m1 v1s + m2 v2 s =0 , ∑F ngl =0 p = p1t + p2 t = p1s + p2 s Kết luận: Động lượng hệ lập đại lượng bảo tồn,( pt = ps ,trong pt , ps : động lượng trước, sau tương tác) Va chạm mềm: Khái niệm: Va chạm mềm va chạm hệ hai vật mà sau va chạm vật gắn chặt với chuyển động vận tốc – Vận tốc lúc sau vật va chạm là: – Chuyển động phản lực: Khái niệm: Theo định luật III Newton vật A tác dụng vào vật B lực đồng thời lực B tác dụng lại vật A lực, hai lực hai lực trực đối (cùng độ lớn, phương, ngược chiều) hai lực gọi lực tác dụng, lực lại gọi phản lực Để chuyển động tiến lên phía trước phải tạo lực đẩy phía sau chuyển động gọi chuyển động phản lực – Xét chuyển động tên lửa, động lượng ban đầu tên lửa Sau lượng khí khối lượng m phía sau với vận tốc , tên lửa khối lượng M chuyển động với vận tốc Động lượng hệ lúc là: m + M = hay = – Kết luận: ngược chiều với chứng tỏ tên lửa bay lên ngược với hướng khí – BÀI 24: CƠNG VÀ CƠNG SUẤT Cơng: Khái niệm cơng: – Một lực sinh cơng tác dụng lên vật vật chuyển dời – Công lực sinh vật chuyển dời đoạn s theo hướng lực: A = Fs Định nghĩa công trường hợp tổng quát: Công thực lực không đổi: + Tác dụng lên vật + Điểm đặt lực chuyển dời đoạn s theo hướng hợp với hướng lực góc α là: A = Fscosα Biện luận: Tùy theo giá trị cosα mà ta có trường hợp: + α nhọn, cosα A 0, A gọi công phát động + α = 90°, cosα A 0, A gọi công cản + α tù, cosα A = Đơn vị công: jun( kí hiệu J) A = N.m = 1J Chú ý: Cơng thức tính cơng điểm đặt lực chuyển dời thẳng lực khơng đổi q trình chuyển dời II Cơng suất: Khái niệm công suất: Công suất đại lượng đo công sinh đơn vị thời gian tính theo cơng thức: P= Đơn vị cơng suất: jun/giây,được đặt tên ốt(kí hiệu: W) W.h = , 1W.h = 600 J, 1kW.h = 600kJ Ứng dụng: nguồn phát lương dạng sinh công học( vd: lò nung, nhà máy điện, …) I BÀI 25: ĐỘNG NĂNG Khái niệm động năng: Năng lượng: – Năng lượng vật đại lượng vật lý, vô hướng, đặc trưng cho khả thực công vật – Năng lượng có nhiều dạng khác nhau: động năng, năng, năng, nhiệt năng, quang năng, điện năng, lượng hạt nhân nguyên tử, … Động năng: Động dạng lượng vật có chuyển động II Cơng thức tính động năng: Động vật có khối lượng m chuyển động với vận tốc v lượng mà vật có chuyển động (ký hiệu Wđ) xác định công thức: I III Công lực tác dụng độ biến thiên động năng: – Khi vật chuyển động tác dụng lực cơng lực sinh là: Độ biến thiên động vật công ngoại lực tác dụng vào vật BÀI 26: THẾ NĂNG I Thế trọng trường: Trọng trường: Mọi vật xung quanh Trái Đất chịu tác dụng lực hấp dẫn Trái Đất gây ra, lực biết gọi trọng lực Ta nói rằng, xung quanh Trái Đất tồn trọng trường Biểu trọng trường xuất trọng lực tác dụng lên vật khối lượng m đặt vị trí khoảng khơng gian có trọng trường Cơng thức trọng lực vật khối lượng m có dạng: – Trong đó: : trọng lực vật m: khối lượng vật : gia tốc rơi tự hay gọi gia tốc trọng trường Nếu xét khoảng không gian khơng q rộng vectơ điểm có phương song song, chiều độ lớn Ta nói khoảng khơng gian trọng trường Theo định luật II Niutơn: F = ma Thế trọng trường: Thế trọng trường vật dạng lượng tương tác Trái Đất vật; phụ thuốc vào vị trí vật trọng trường Biểu thức: Khi vật có khối lượng m đặt độ cao z so với mặt đất (trong trọng trường Trái Đất) trọng trường vật định nghĩa cơng thức: Trong : Wt vật trọng trường (J) m khối lượng (kg); g gia tốc trọng trường (m/s2 ); z độ cao so với mốc (m) Chú ý : Thế trọng trường phụ thuộc vào việc chọn gốc Khi tính độ cao z, ta chọn chiều dương z hướng lên Liên hệ biến thiên công trọng lực: Khi vật rơi thẳng đứng z AMN = mgzM – mgzN M M Khi vật chuyển dời từ độ cao zZM M đến độ cao zN theo đường ta ln có: AMN = mgzM – mgzN ZN N N  AMN = WtM – WtN O Ta có cơng trọng lực độ giảm = mgzM – mgzN => Khi vật chuyển động trọng trường từ vị trí M đến vị trí N cơng trọng lực vật có giá trị hiệu trọng trường M N Hệ quả: Trong trình chuyển động vật trọng trường: Khi vật giảm độ cao, vật giảm trọng lực sinh công dương; Khi vật tăng độ cao, vật tăng trọng lực sinh cơng âm II Thế đàn hồi: Công lực đàn hồi: Khi đưa lị xo có độ cứng k từ trạng thái biến dạng trạng thái khơng biến dạng công thực lực đàn hồi xác định công thức: Thế đàn hồi: Thế đàn hồi dạng lượng vật chịu tác dụng lực đàn hồi.Cơng thức tính đàn hồi lị xo trạng thái có biến dạng là: BÀI 27: CƠ NĂNG I Cơ vật chuyển động trọng trường: Định nghĩa: Khi vật chuyển động trọng trường tổng động vật gọi vật trọng trường.Kí hiệu: W Cơng thức: W=Wđ+Wt Trong đó: W: (J) m:là khối lượng (Kg) z: độ cao (m) Sự bảo toàn vật chuyển động trọng trường: Xét vật chuyển động trọng trường từ M đến N Công trọng lực từ M đến N hiệu hai vị trí M N: AMN = WtM - WtN(1) Nếu trình trên, vật chịu tác dụng trọng lực cơng trọng lực từ M đến N độ biến thiên động vật từ vị trí N đến vị trí M AMN = WđN - WđM (2) Nếu cho (1) (2) ta được: WtM- WtN= WđN- WđM hay WđM+ WtM= WđN+ WtN Suy ra:WM = WN (3) Vì M N hai vị trí vật q trình chuyển động, nên từ hệ thức (3) phát biểu định luật bảo toàn vật chuyển động trọng trường: Khi vật chuyển động trọng trường chỉ chịu tác dụng trọng lực vật đại lượng bảo toàn hay Hệ quả:  Nếu động giảm tăng ngược lại  Tại vị trí động cực đại cực tiểu ngược lại I Cơ vật chịu tác dụng lực đàn hồi: Cơ vật chuyển động tác dụng lực đàn hồi tổng động đàn hồi vật Chú ý: Nếu tác dụng lực khác như:lực cản, lực ma sát trình chuyển động vật đại lượng bảo toán BÀI 28: CẤU TẠO CHẤT.THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ I Cấu tạo chất: Những điều học cấu tạo chất: − Các chất cấu tạo từ hạt riêng biệt gọi phân tử − Các phân tử chuyển động không ngừng − Các phân tử chuyển động nhanh nhiệt độ vật cao Lực tương tác phân tử: − Các phân tử tương tác lực hút lực đẩy − Khoảng cách phân tử nhỏ lực đẩy lớn lực hút ngược lại Các thể rắn, lỏng, khí: Ở thể khí phân tử xa nhau, lực tương tác yếu, chất khí khơng tích hình dạng riêng Chất khí tích chiếm tồn bình chứa, nén dễ dàng − Ở thể rắn phân tử gần nhau, lực tương tác mạnh, chất rắn tích hình dạng riêng xác định − Ở thể lỏng lực tương tác phân tử lớn thể khí nhở thể rắn, chất lỏng tích xác định có hình dạng phần bình chứa II Thuyết động học phân tử chất khí: Nội dung thuyết động học phân tử chất khí: − Chất khí cấu tạo từ phân tử có kích thước nhỏ so với khoảng cách chúng − Các phân tử khí chuyển độn g hỗn loạn không ngừng; chuyển động nhanh nhiệt độ chất khí cao − Khi chuyển động hỗn loạn phân tử khí va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình Khí lí tưởng: Chất khí phân tử coi chất điểm tương tác va chạm gọi khí lí tưởng − BÀI 29: QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ-MA-RI-ỐT I Trạng thái q trình biến đởi trạng thái: – Trạng thái lượng khơng khí xác định thể tích V, áp suất P nhiệt độ tuyệt đối T Những đại lượng gọi thông số trang thái lượng khí – Nếu trình có hai thơng số biến đổi, cịn thơng số khơng đổi gọi đẳng q trình I I Q trình đẳng nhiệt: Q trình biến đổi trạng thái nhiệt độ giữ nguyên không đổi gọi đẳng nhiệt Định luật Bơi-lơ-ma-ri-ốt: Đặt vấn đề: Thí nghiệm: Định luật Bơi-lơ-ma-ri-ốt: -Trong q trình đẳng nhiệt lượng khí định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích - Nếu gọi p1, V1 áp suất thể tích trạng thái 1; p2, V2 áp suất thể tích trạng thái theo định luật Bơi-lơ-ma-ri-ốt ta có: IV Đường đẳng nhiệt: - Đường biểu diễn biến thiên áp suất theo thể tích nhiệt độ khơng đổi gọi đường đẳng nhiệt - Trong tọa độ (P,V) đường đẳng nhiệt đường hypebol - Ừng vời nhiệt độ khác đường đẳng nhiệt khác BÀI 30:QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH ĐỊNH LUẬT SÁC - LƠ I Quá trình đẳng tích: Q trình biến đổi trạng thái khối khí lí tưởng thể tích khơng đổi q trình đẳng tích II Định luật Sác-lơ: Thí nghiệm: Định luật Sác-lơ: Trong q trình đẳng tích lượng khí lí tưởng định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối = số hay p ∼ T − − Gọi p1 , T1 áp suất nhiệt độ tuyệt đối khối khí trạng thái Gọi p2 , T2 áp suất nhiệt độ tuyệt đối khối khí trạng thái III Đường đẳng tích: Trong hệ tọa độ (p,T) đường đẳng tích đường thẳng mà kéo dài qua gốc tọa độ * Lưu ý : T nhiệt độ tuyệt đối , đơn vị kelvin (K) − Với thể tích khác khối lượng khí, ta có đường đẳng tích khác − Các đường đẳng tích ứng với thể tích nhỏ đường đẳng tích BÀI 31: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÍ TƯỞNG I Khí thực khí lí tưởng: Các thí nghiệm xác cho thấy, chất khí thực tuân theo gần định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt định luật Sac-lơ Giá trị tích pV thương thay đổi theo chất, nhiệt độ áp suất chất khí học Sự khác biệt khí thực khí lí tưởng khơng lớn nhiệt độ áp suất thông thường II Phương trình trạng thái khí lí tưởng: Phương trình xác định mối liên hệ ba thông số trạng thái chất khí gọi phương trình trạng thái khí lí tưởng Để lập phương trình này, ta xét lượng khí từ trạng thái (p 1, V1, T1) sang trạng thái (p2, V2, T2) qua trạng thái trung gian 1' (p', V2, T1) đẳng trình học trước (Hình 31.1) Ta dễ dàng chứng minh được: = = số (31.1) Hình 31.1 Phương trình (31.1) nah2 vật lý người Pháp Cla-pê-rôn đưa năm 1834 gọi phương trình trạng thái khí lí tưởng hay phương trình Cla-pê-rơn III Q trình đẳng áp: Q trình đẳng áp: Q trình biến đởi trạng thái khí áp suất khơng đởi gọi q trình đẳng áp Liên hệ thể tích nhiệt độ tuyệt đối trình đẳng áp: Từ phương trình p1 = p2 , nghĩa áp suất khơng đổi thì: số Trong q trình đẳng áp lượng khí định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối Đường đẳng áp: Đường biểu diễn biến thiên thể tích theo nhiệt độ áp suất không đổi gọi đường đẳng áp IV “Độ không tuyệt đối ”: Độ không tuyệt đối: T = 0K tương ứng với t = -2730C (chính xác khoảng -273,150C) Nhiệt độ thấp mà người thực phòng thí nghiệm 10-9 K