Trường THPT LONG TRƯỜNG Chương VII: n tập Vật Lý 10 CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN  BÀI : CÂN BẰNG CỦA CHẤT ĐIỂM I Tĩnh học :  Là phần học nghiên cứu cân vật rắn điều kiện để vật cân  Trạng thái cân : trạng thái đứng yên hay chuyển động thẳng II Điều kiện cân tổng quát : Chất điểm trạng thái cân : a = Theo định luật II Newton :       Fhl   F1  F2  F3   Vậy : Điều kiện cân chất điểm hợp lực tất lực tác dụng lên phải III Trƣờng hợp chất điểm chịu tác dụng hai lực : Điều kiện cân :    F1  F2     F1   F2 Vậy : Điều kiện cân chất điểm chịu tác dụng hai lực : hai lực phải giá, độ lớn ngược chiều  F1  F2 IV Trƣờng hợp chất điểm chịu tác dụng ba lực :     F1  F2  F3      F12  F3  Điều kiện cân :    F12   F3 Điều kiện cân chất điểm chịu tác dụng ba lực hợp lực lực phương, độ lớn ngược chiều với lực thứ ba  F3  F1  F12  F2 BÀI : TRỌNG TÂM CỦA VẬT RẮN  I Định nghĩa : Trường THPT LONG TRƯỜNG n tập Vật Lý 10 Trọng tâm điểm đặt trọng lực tác dụng lên vật II Tính chất trọng tâm : G G  Khi lực tác dụng vào vật có giá qua trọng tâm vật chuyển động tịnh tiến  Mọi lực tác dụng vào vật có giá khơng qua trọng tâm vật vừa chuyển động tịnh tiến, vừa chuyển động quay  Khi vật rắn chuyển động tịnh tiến điểm vật chuyển động giống giống trọng tâm Để khảo sát chuyển động vật ta xem vật chất điểm đặt trọng tâm có khối lượng khối lượng vật rắn III Cách xác định trọng tâm : (SGK) Bài : CÂN BẰNGCỦA MỌI VẬT KHI KHƠNG CĨ CHUYỂN ĐỘNG QUAY QUY TẮC HỢP LỰC ĐỒNG QUY  I Lực tác dụng lên vật rắn : Trường THPT LONG TRƯỜNG n tập Vật Lý 10  Hợp lực : lực thay cho hai hay nhiều lực tác dụng lên vật mà không làm thay đổi trạng thái chuyển động vật  Đối với vật rắn điểm đặt lực không quan trọng mà quan trọng giá lực II Điều kiện cân : Khi khơng có chuyển động quay, muốn cho vật cân hợp lực tác dụng vào       Fhl   F1  F2  F3   III Quy tắc hợp lực đồng quy : Muốn tìm hợp lực lực có giá đồng quy trước hết ta cho lực trượt giá chúng điểm đồng quy áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực  F1  F2 IV Đặc điểm hệ lực cân : a) Hệ hai lực cân :  F1  F2 Hệ hai lực cân có :cùng giá, độ lớn ngược chiều b) Hệ ba lực cân :  Ba lực có giá đồng phẳng đồng quy  Hợp lực Bài : QUY TẮC HỢP LỰC SONG SONG  I Quy tắc hợp lực song song chiều : Trường THPT LONG TRƯỜNG Gọi WA  WB  AFms n tập Vật Lý 10   hợp lực F1 F2 Được xác định sau :  Phương : phương lực  Chiều : chiều lực  Độ lớn : F = F1 + F2  Điểm đặt : Gọi điểm đặt hợp lực F O chia khoảng cách hai giá lực thành thỏa điều kiện : F  F1  F2 F2 d1  F1 d II Quy tắc hợp lực song song ngƣợc chiều :  F1 d2 d1  F     Gọi F l hợp lực F1 F2 F2  Được xác định sau :  Phương : phương lực  Chiều : chiều với lực lớn  Độ lớn : F = {F1 – F2{  Điểm đặt : Gọi O điểm đặt hợp lực O chia khoảng cách hai giá hai lực thành phần, O phía lực lớn thỏa điều kiện : F  F1  F2 F1 d1  F2 d Bài : CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH QUY TẮC MOMEN LỰC  I Tác dụng lực vật có trục quay cố định :  F  F Trường THPT LONG TRƯỜNG n tập Vật Lý 10  Khi có lực tác dụng vào vật có giá qua trục quay vật đứng n cân  Khi có lực tác dụng vào vật có giá khơng qua trục quay làm cho vật quay xung quanh trục quay cố định II Cân vật có trục quay cố định : 1) Thí nghiệm : 2) Momen lực : a Định nghĩa : Momen lực đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay vật đo tích số lực tác dụng cánh tay đòn MF/O=F.d F : lực tác dụng (N) d : cánh tay đòn ( khoảng cách vng góc từ lực quay đến giá lực ) (m) MF/O : momen lực F trục quay O(N.m) Đơn vị : [F] = N ; [d] = m [M] = N.m b Quy tắc Momen lực: Điều kiện cân vật có trục quay cố định : Tổng momen lực làm cho vật quay theo chiều kim đồng hồ tổng momen lực làm cho vật quay theo chiều ngược lại Bài : NGẪU LỰC  I Ngẫu lực : Ngẫu lực hai lực tác dụng vào vật song song ngược chiều có độ lớn nhau, có giá khác Chú ý : Ngẫu lực trường hợp khơng tính hợp lực II Tác dụng ngẫu lực: Trường THPT LONG TRƯỜNG n tập Vật Lý 10 1) Truờng hợp vật khơng có trục quay cố định: Dưới tác dụng ngẫu lực vật quay quanh trục qua trọng tâm vng góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực 2) Trường hợp vật có trục quay cố định : Dưới tác dụng ngẫu lực vật quay quanh trục cố định Nếu trục quay khơng qua trọng tâm trọng tâm chuyển động trịn xung quanh trục quay III Momen ngẫu lực : M  F d Momen ngẫu lực không phụ thuộc vào vị trí trục quay Bài : CÁC DẠNG CÂN BẰNG - MỨC VỮNG VÀNG CỦA CÂN BẰNG  I Các dạng cân : 1) Cân khơng bền : Khi vật lệch khỏi vị trí cân hợp lực hay momen lực khác khơng có tác dụng đưa vật rời xa vị trí cân 2) Cân bền : Khi vật lệch khỏi vị trí cân hợp lực hay momen lực khác khơng có tác dụng đưa vật trở vị trí cân Trường THPT LONG TRƯỜNG n tập Vật Lý 10 3) Cân phiếm định : Khi vật lệch khỏi vị trí cân hợp lực hay momen lực không vật đứng yên cân vị trí II Nguyên nhân gây dạng cân khác : Giải thích : vị trí trọng tâm  Cân không bền :Trọng tâm nằm điểm cao so với vị trí lân cận vật  Cân bền :Trọng tâm nằm điểm thấp so với vị trí lân cận vật  Cân phiếm định :Trọng tâm nằm yên điểm độ cao không đổi III Mức vững vàng cân : 1) Điều kiện cân vật có mặt chân đế :  Mặt chân đế hình đa giác lồi nhỏ chứa tất điểm tiếp xúc với mặt đỡ  Điều kiện cân vật có mặt chân đế giá trọng lượng phải qua mặt chân đế ( hay trọng tâm rơi mặt chân đế ) 2) Điều kiện cân vật có mặt chân đế :  Giá trọng lực phải qua mặt chân đế 3) Mức vững vàng cân : Mức vững vàng cân tăng vị trí trọng tâm thấp mặt chân đế lớn Chương VIII : ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƢỢNG  Bài : ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐỘNG LƢỢNG Hệ kín : Định nghĩa hệ kín : Một hệ vật xem hệ kín vật bên hệ tương tác lẫn không tương tác với vật bên ngồi hệ Điều có nghĩa có nội lực đơi trực đối khơng có ngoại lực tác dụng lên hệ Các trường hợp xem hệ kín :  Tổng ngoại lực tác dụng lên hệ  Tổng ngoại lực tác dụng lên hệ theo phương  Nội lực lớn so với ngoại lực II Các định luật bảo toàn :  Định luật bảo tồn định luật vật lý trình bày bảo tồn tính chất thơng qua đại lượng vật lý không đổi theo thời gian hệ biến đổi I Trường THPT LONG TRƯỜNG n tập Vật Lý 10  Các định luật bảo tồn tổng qt, cho hệ vật từ vi mô đến vĩ mô, cho hệ vật chuyển động với vận ốtc gần vận tốc ánh sáng Như định luật bảo toàn vượt qua giới hạn ứng dụng định luật Newtơn  Chú ý định luật bảo toàn cho hệ kín, hệ quy chiếu quán tính III Định luật bảo toàn động lƣợng : Khái niệm động lượng : Động lượng đại lượng vật lý đặc trưng cho khả truyền chuyển động vật Động lượng đại lượng vectơ đo tích khối lượng vectơ vận tốc vật   p  mv V: vận tốc vật (m/s) M : khối lượng vật (kg) P : động lượng vật (kgm/s) Định luật bảo toàn động lượng : Tổng động lượng hệ kín ln bảo toàn Dạng khác định luật II Newtơn :   F  ma   v F m Theo định luật II Newton : t   p   F  F t  p t  p : Độ biến thiên động lượng vật  F t : Xung lực tác dụng lên vật Phát biểu : Độ biến thiên động lượng vật xung lực tác dụng lên vật khoảng thời gian   p  F t Bài :ỨNG DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƢỢNG  I Súng giật bắn : Bài toán :Một súng đại bắc tự hành có khối lượng M =1000kg, đặt mặt đất nằm ngang, bắn viên đạn có khối lượng m= 2,5 kg theo phương nằm ngang Vận tốc viên đạn 600m/s Tính vận tốc súng sau bắn ? ( Ma sát nhỏ bỏ qua ) Bài giải : Tóm tắt : M=1000kg v= 600m/s m=2,5kg V= ? Giải : Ngay trước sau bắn hệ “súng + đạn “ hệ kín Aùp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ trước sau bắn    Pt  Ps     Pt  Ps  mv  MV     m V   v  mv  MV  M Chiếu lên phương ngang : mv – MV = m 2,5  600 V v  1,5m / s M 1000 Trường THPT LONG TRƯỜNG n tập Vật Lý 10   Dấu “-” cho biết V ngược hướng với v => súng giật lùi lại Chuyển động súng gọi chuyển động phản lực II Đạn nổ : Bài toán: Một viên đạn có khối lượng m=2 kg bay thẳng đứng lên cao với vận tốc 250 m/s nổ thành hai mảnh có khối lượng Biết mảnh thứ bay theo phương ngang với vận tốc 500 m/s Hỏi mảnh bay theo phương với vận tốc bao nhiêu? Bài giải : Tóm tắt: m= kg v1 = 500m/s bay theo phương ngang   v = 250 m/s, bay thẳng đứng lên cao v2 = ? m1= m2 = m =1 kg Giải : Xem hệ viên đạn trước sau khi hệ kín p dụng định luật bảo tồn động lượng: nổ          pt  ps  p  p1  p2 (1)      mv  m1 v1  m2 v2 với p = mv= 2*250=500 kgm/s p1= m1 v1= 1*500= 500 kgm/s Dựa vào biểu thức (1), ta vẽ sau: Từ  vng OAB: AB2 = OA2 + OB2        p2  p  p1  p2  A p  p12  p2  p2  5002  5002  500  p Suy ra: p2 500   500  707(m / s) m2 AC P tg   1 OA P    45 O v2     p1 B Vậy viên đạn thứ bay hướng lên hợp với p góc   45 có độ lớn vận tốc v2 = 707 m/s Trường THPT LONG TRƯỜNG n tập Vật Lý 10 Bài :CHUYỂN ĐỘNG BẰNG PHẢN LỰC  I Chuyển động phản lực :  Là chuyển động vật tự tạo phản lực cách phóng hướng phần nó, phần lại tiến hướng ngược lại II Động tên lửa : Gia tốc tên lửa : Trước : Gọi M khối lượng tên lửa  V vận tốc tên lửa trái đất  Động lượng tên lửa trước :   pt  MV Sau : Gọi m khối lượng khí  u vận tốc khí tên lửa  V ' vận tốc tên lửa   Vận tốc khí trái đất : u  V ' Động lượng tên lửa sau khí :     p s  m(u  V ' )  (M  m)V ' Áp dụng định luật bảo toản động lượng cho tên lửa trước sau     MV  m(u  V ' )  ( M  m)V '     MV  mu  MV '     M (V 'V )   mu    mu  V 'V   M   mu  a.t   M t  1s   mu a M Trường THPT LONG TRƯỜNG n tập Vật Lý 10 III Chuyển động co ma sát mặt phẳng nghiêng : Trường hợp biến thành nhiệt Aùp dụng định luật bảo toàn lượng : W  Afms Bài tập ví dụ : Một vật có khối lượng kg trượt khơng có vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng AB dài 10m nghiệng góc 300 so với mặt phẳng nằm ngang Hệ số ma sát 0.1 Tính vận tốc vật chân dốc Cho g =10m/s2 Giải : Aùp dụng định luật bảo toàn lượng : WA  WB  AFms WA  Wd A  Wt A  mgh(Wd A  0) mv WB  Wd B  WtB   f ms S mv  mgh   f ms S mv   mgh  f ms S v  mgh  f ms S  2  m   f ms  kmg cos   mgh  kmg cos   m h  S sin  v v  gS  sin   k cos   Thay số : vận tốc = 9,1m/s I Va chạm mềm : Va chạm mềm :va chạm mà không bảo toàn Va chạm đàn hồi : va chạm mà bào tồn Trường THPT LONG TRƯỜNG n tập Vật Lý 10 Xét trường hợp va chạm mềm : Sau va chạm phần động hệ biến thành nội ( biến thành nhiệt làm biến dạng vật) Định luật bảo toàn động lượng trường hợp va chạm mềm Giáo viên tự cho ví dụ Nhận xét :  Khi rèn vật cần có Q lớn Vậy m2 >>m1  Khi đóng đinh ta cần Q nhỏ để Wđ bảo toàn Vật m2