Bài giảng Vật Lý 1 - Phần 1: Cơ học - Chương 3: Công và năng lượng - Lê Quang Nguyên

Nội dung text: Bài giảng Vật Lý 1 - Phần 1: Cơ học - Chương 3: Công và năng lượng - Lê Quang Nguyên

1. Nội dung 1. Công và công suất 2. Động năng Công và năng lượng 3. Thế năng 4. Cơ năng Lê Quang Nguyên www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle59@yahoo.com 1a. Công của lực không đổi 1b. Công của một lực thay đổi • Công là năng lượng cơ học • Trong dịch chuyển nhỏ P ̀ľ dͦľ 2 do một lực tác động trao đổi lực ̀ľ coi như không đổi. với vật. θ ̀ľ • Công do ̀ľ thực hiện • Công do lực không đổi thực Δͦľ trong dịch chuyển nhỏ:
   
   hiện trong dịch chuyển Δͦľ : dW= F ⋅ dr
   
   P1 W= F ⋅∆ r = Fr ∆ cos θ ̀ľ • Công thực hiện trong dͦľ dịch chuyển từ P1 tới P2: Joule ( J ) = N.m
   P2
   • W = 0 khi lực vuông góc với Δͦľ W= Fdr ⋅ ∫P độ dịch chuyển. 1 ̀ľ không đổi
2. Bài tập 1 – Ghi nhớ Bài tập 2 Một vật được đặt trên 0 W = 0 một mặt ngang không N ma sát, nối với lò xo y hướng lên x1 = − ∆ có độ đàn hồi k. Wmg mg y Không phụ thuộc Kéo vật từ vị trí x1 đường đi đến vị trí x2 (so với khi lò xo không co x2 = − dãn). Wms f ms d d : chiều dài quãng đường Tìm công do lực đàn hồi thực hiện. Trả lời bài tập 2 ͬľ Bài tập 3 • Quỹ đạo Sao Hỏa Công của lực lò xo Một trạm thăm dò trong một dịch khối lượng m được chuyển nhỏ:
   
   –kͬľ dͬľ phóng từ Trái Đất để dW= − kx ⋅ dx đi vào quỹ đạo Sao k Hỏa. dW=− kxdx =− dx 2 Quỹ đạo Trái Đất 2 () Tìm công thực hiện • Do đó: bởi lực hấp dẫn từ r1: khoảng cách MT - TĐ x Mặt Trời. k 2 k r2: khoảng cách MT - SH W= − d x 2 W= − x2 − x 2 2 ∫ () 2()2 1 Khối lượng Mặt Trời x 1 M. Không phụ thuộc đường đi!!
3. Bài tập 4 Trả lời bài tập 4 Một vật khối lượng m • Định luật Newton 2 trượt không ma sát, vận trên phương pháp ͈A tốc ban đầu bằng không, tuyến tại A cho ta: m͛ľ từ đỉnh một máng trượt 2 vA = + ͩn như hình vẽ. m mg N A R Tìm chiều cao tối thiểu • Để vật không bị rơi hmin để vật không bị rơi khỏi máng trượt tại A khỏi máng trượt ở A. ta phải có: NA ≥ 0 • Suy ra: 2 vA ≥ gR (1) Trả lời bài tập 4 (tt) Bài tập 4 – mở rộng S • Khi h = h , tìm phản KA − KS = Wmg min ͈ lực vuông góc tại C. 1 2 −0 = − 2 h − 2 R 2 mvA mg( h R ) • Trả lời: NC = 6mg v2 =2 gh − 2 R (2) • N lớn như thế rất A ( ) 2R 2 m͛ľ nguy hiểm. vA ≥ gR (1) • Để giảm N, các máng C Từ (1) và (2): trượt tròn thường 5 2g h− 2 R ≥ gR ⇒2gh ≥ 5 gR h≥ R được thiết kế lệch một ( ) 2 5 chút khỏi mặt phẳng h= R min 2 thẳng đứng.
4. 3b. Tìm hằng số C - 2 3b. Tìm hằng số C - 3 Mm U= − G + C U=1 kx2 + C r Đặt U(r0) = 0 2 Chọn gốc thế năng ở vị trí x0 ⇔ Đặt U(x0) = 0 Chọn gốc thế năng ở khoảng cách r0 U x=1 kx2 + C Mm Mm (0 ) 2 0 ≡ 0 Ur(0 ) = − G + C ≡ 0 ⇒C = G 2 r0 r0 1 ⇒C = − 2 kx 0 Mm Mm U=1 kx2 − 1 kx 2 U= − G + G 2 2 0 r r 0 Nếu gốc thế năng ở vị trí x0 = 0 ⇒ C = 0 Nếu gốc thế năng ở r0 = ∞ ⇒ C = 0 4a. Cơ năng – 1 4a. Cơ năng – 2 Wtot = Wbảo toàn + Wkhông bảo toàn = − ΔU + Wkhông bảo toàn Lực bảo toàn: Wtot = −∆ U Định lý động năng: Wtot = ΔK Định lý động năng: Wtot = ∆ K ΔK = −ΔU + W ⇒ Δ(K + U) = W ∆K =−∆ U ⇒∆( KU +) = 0 không bảo toàn không bảo toàn cơ năng E ΔE = Δ( K + U) = Wkhông bảo toàn Khi lực là bảo toàn thì cơ năng cũng bảo toàn: Nếu mọi lực đều bảo toàn: Wkhông bảo toàn = 0 ΔE = Δ( K + U) = 0 thì cơ năng cũng bảo toàn: ΔE = 0
5. Trả lời bài tập 8 Tóm tắt – Công và năng lượng E = mgh A = ∙ = y Công ľ A ͑͘ ̀ ͦ͘ľ ͑ ǹ ͑͘ Động năng dK = dW EC = 0 tot B C h ΔK = Wtot d Thế năng dW bảo toàn = − dU vC = 0 Wbảo toàn = − ΔU EC −EA = Wms Wms = − fms d = − μmgd Cơ năng ΔE = Δ( K + U) = W −mgh = − μmgd d = h/μ = 95,2 m không bảo toàn Tóm tắt – Công của các loại lực Ma sát: W = − fms d Lực bảo toàn: W = − ΔU = + trọng lực đều, y ↑ ͏ ͛ͭ͡ ̽ = − ͇͡ + lực hấp dẫn ͏ ́ ̽ ͦ ͥ = ͦ + lực đàn hồi lò xo ͏ ͦͬ͟ ̽