Vật lí đại cương

1. 23/08/2021
1
CHƯƠNG 1
CHƯƠNG 1
CƠ HỌC CHẤT ĐIỂM
CƠ HỌC CHẤT ĐIỂM
Các đặc trưng của chuyển động
Các định luật Newton - Các lực cơ học
Phương pháp động lực học chất điểm
Cơ năng của chất điểm
Phương pháp năng lượng
NỘI DUNG
• Chuyển động
• Quỹ đạo
• Quãng đường
• Độ dời
• Hệ quy chiếu
O
𝐭𝟏, 𝐌𝟏
𝐭𝟐, 𝐌𝟐
1
r
 2
r

r


𝐬
I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
 Thảo luận
I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
O
𝐱
𝐲
𝐳
𝐌(𝐱; 𝐲; 𝐳)
r

𝐌 (𝐱 ; 𝐲 ; 𝐳 )
r

OM r x.i y.j z.k
   

   

x x ( t )
y y ( t )
z z ( t )





 

F(x; y;z) 0
G(x;y;z) 0





Khử 𝐭 trong PTCĐ
• Phương trình CĐ
PTQĐ
I.1. Vị trí
I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
 Ví dụ
Trong mp Oxy, xác định quỹ đạo chất điểm M
khi nó chuyển động trong các trường hợp sau:
1.
x 5 10sin 2t
y 5 10sin 2t
 


 

2. r 2sint.i 3cos2t.j
 
  
I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
1 2
3 4
5 6

2. 23/08/2021
2
O
t , M
t , M
1
r
 2
r

r


s
• Tốc độ TB:
• Vận tốc TB:
1 2 n
s
1 2 n
s s ... s
v
t t ... t
  

  
2 1
tb
2 1
x x
v
t t



2 1
tb
2 1
r r r
v
t t t
 
 
 
  

s
2 1
s s
v
t t t
 

I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
I.2. Tốc độ & vận tốc Ví dụ
Một canô xuôi dòng từ bến A đến bến B với
tốc độ 30 km h
⁄ rồi ngược dòng về A với
tốc độ 20 km h
⁄ . Tính tốc độ và vận tốc
trung bình của canô trong lộ trình trên.
1 2
s
AB BA 1 2
1 2
2v .v
AB BA 2AB
v
AB BA
t t v v
v v

  
 

I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
 Thảo luận
TỐC ĐỘ & VẬN TỐC.
• Tốc độ:
t 0
s ds
v lim s
t dt


  
•Vận tốc: t 0
r dr
v lim
t dt
 

 

 

M
• Vectơ có đặc điểm:
i.Phương: tiếp tuyến quỹ đạo
ii.Chiều: hướng theo chuyển động
iii.Độ lớn:
v

d r d s
v s
d t d t

  

I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
• Trong HTĐ Descartes:
x y z
v v .i v .j v .k
  
  

x y z
dx dy dz
v x ; v y ; v z
dt dt dt
  
     
2 2 2
x y z
v v v v (m/ s)
  
I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
• Quãng đường vật đã chuyển động với
vận tốc trong quãng thời gian
v(t)  
1 2
t ; t
2
1
t
t
s v(t)dt
 
O
t
v
v(t)
t t
• Nếu chuyển động là
thẳng đều:
2 1
s v(t t ) v.t
  
I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
7 8
9 10
11 12

3. 23/08/2021
3
 Ví dụ
Chất điểm bắt đầu chuyển động chậm dần với
vận tốc biến đổi theo qui luật ;
trong đó và là những hằng số dương. Hãy
xác định:
a. Thời điểm nó dừng lại
b. Quãng đường từ lúc đi đến khi dừng
c. Tốc độ trung bình trong quãng thời gian đó.
2
0
v v kt (SI)
 
0
v k
I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
• Gia tốc TB: 2 1
tb
2 1
v v v
a
t t t
 
 
 
  

•Gia tốc:
t 0
v dv
a lim
t dt
 

 

 

• Trong HTĐ Descartes: x y z
a a .i a .j a .k
  
  

2
'' '' ''
x
x y z
2
dv d x
a x ; a y ; a z
dt dt
    
2 2 2 2
x y z
a a a a (m/ s )
  
I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
I.3. Gia tốc
 Gia tốc tiếp tuyến
i. Phương: Cùng phương
ii.Chiều: CĐND
CĐCD
iii.Độ lớn:
t
a

v

t
a v

 
t
a v

 
2 2 2
t x y z
a v v v v

 

   
 
• Trong chuyển cong, t n
a a a
 
  
2 2
t n
a a a
 
I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
 Gia tốc pháp tuyến
i. Phương: vuông góc
ii.Chiều: hướng bề lõm quỹ đạo
iii.Độ lớn:
n
a

v

2
n
v
a
R

t
a

v

n
a

CĐCD
v

n
a

CĐND
t
a

I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
 VD: Trong mp Oxy, CĐ chuyển động với pt:
2 3
4
x 3t t
(SI)
3
y 8t

 


 

a.Viết biểu thức tính v; a theo thời gian.
b.Tính độ lớn của v; a tại thời điểm 2s
c.Tính độ lớn của a ; a tại thời điểm 2s.
I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
DH
NH


VỊ TRÍ VẬN TỐC
DH
NH

 GIA TỐC
GT
a = 0
a = 0: CĐ thẳng đều
a = conts: CĐ tròn đều
a = 0 a = const: CĐ thẳng BĐ đều
I. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG
13 14
15 16
17 18

4. 23/08/2021
4
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
Sinh
4 tháng 1 năm 1643;
Lincolnshire, Anh
Mất
31 tháng 3 năm 1727 (84 tuổi);
Kensington, Luân Đôn, Anh
Nghiên cứu
Tôn giáo ; Vật lý ; Toán học ;
Thiên văn học ; Triết học tự
nhiên ; Giả kim thuật
Công tác ĐH Cambridge; Hội Hoàng gia
Công trình
nổi tiếng
Cơ học Newton; Vạn vật hấp
dẫn; Vi phân ; Quang học; Định
lý nhị thức
Giải thưởng FRS (1672)
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
 Lực
• Đại lượng vật lý hữu hướng ,
đặc trưng cho sự tương tác
giữa các vật.
• Đơn vị: Newton (N)
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
II.1. Các định luật Newton  Khối lượng
• Đại lượng vật lý vô hướng, đặc trưng cho mức
quán tính hoặc mức hấp dẫn của vật.
• Khối lượng tương đối tính
0
2
2
m
m
v
1
c


2
E m.c

• Năng lượng toàn phần:
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
• Nếu chất điểm (hệ chất điểm) cô lập thì bảo toàn
trạng thái chuyển động.
CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON
• HQC quán tính.
• HQC phi quán tính.
v 0
F 0
v const
 

  






Chuyển động thẳng đều
Đứng yên
 Định luật 1  Định luật 2
• Trong HQC quán tính, nếu vật có khối lượng
m bị tác dụng bởi lực 𝐅
⃗ thì thu gia tốc 𝐚.
F
a
m



 F
a
m





II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
t
F
F


n
F
19 20
21 22
23 24

5. 23/08/2021
5
 Định luật 3
• Nếu vật A tác dụng vật B lực 𝐅
⃗ thì đồng thời
vật B tác dụng vật A phản lực 𝐅′.
• Lực & phản lực có đặc điểm:
- Xuất hiện và mất đi đồng thời
- Cùng phương, ngược chiều, bằng nhau về độ lớn
- Cùng bản chất lực.
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
 Phương trình ĐLHCĐ: hl
F F m.a
 

 
 
 Trong trường hợp tổng quát:
p m.v

 
t
F
F


n
F

t
n
F Fcos
F Fsin
 


 

dp
F
dt
 



II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
25 26
27 28
29 30

6. 23/08/2021
6
CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON
CÁC ĐỊNH LUẬT NEWTON II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
31 32
33 34
35 36

7. 23/08/2021
7
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
 Lực hấp dẫn
• ĐL vạn vật hấp dẫn 1 2
hd 3
Gm m
F r
r
 

 
1 2
hd 2
Gm m
F (N)
r

11 2 2
G 6,68.10 Nm kg


hd 3
(V)
dM
F Gm r
r
  

 
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
• Trọng lực 𝐏
P m.g


 
P mg (N)

𝐠 = −
𝐆𝐌
𝐫𝟑 𝐫
⃗
𝐠 =
𝐆𝐌
𝐫𝟐
𝐠 = 𝐠𝟎 =
𝐆𝐌
𝐑𝟐 = 𝟗, 𝟖 𝐦/𝐬𝟐
𝐠𝐡 = 𝐠𝟎
𝐑𝟐
(𝐑 + 𝐡)𝟐
𝐠𝐝 = 𝐠𝟎(𝟏 −
𝐝
𝐑
)
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
37 38
39 40
41 42

8. 23/08/2021
8
CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆ MẶT TRỜI II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
 Lực đàn hồi
𝐅
⃗đ𝐡 = −𝐤. ∆𝐥 𝐅đ𝐡 = 𝐤. ∆𝐥 (𝐍) 𝐤 = 𝐄
𝐒
𝐥
(𝐍/𝐦)
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
• Phản lực vuông góc 𝐍
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
43 44
45 46
47 48

9. 23/08/2021
9
• Lực căng dây treo 𝐓
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
49 50
51 52
53 54

10. 23/08/2021
10
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
 Lực ma sát
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
• Lực ma sát trượt
mst t
F .N
 
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
55 56
57 58
59 60

11. 23/08/2021
11
• Lực ma sát nghỉ
msn t
F F

Vật CĐ khi: t msngh n
F F .N
  
t
F
F


n
F
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC
61 62
63 64
65 66

12. 23/08/2021
12
II. CÁC ĐL NEWTON - LỰC CƠ HỌC III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
 Phương trình ĐLHCĐ F m.a



 
 Phương pháp ĐLHCĐ
• Phân tích lực tác dụng chất điểm
• Viết PT ĐLHCĐ: ∑ 𝐅
⃗ = 𝐦. 𝐚 (∗)
• Chọn HTĐ phù hợp bài toán, chiếu pt (∗) lên
các trục tọa độ cần thiết.
• Giải hệ pt đại số, biện luận kết quả.
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
F


m
P


ms
F


O x
y
N

• PT ĐLHCĐ: ms
F P N F m.a
   
 
  
 
ms
Ox : F F m.a
Oy : P N 0
 


  

III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
F


m 
P


ms
F


t
F
n
F
O x
y
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
N

• PT ĐLHCĐ: ms
F P N F m.a
   
 
  
 
ms
Ox : F.cos F m.a
Oy : F.sin P N 0
  


   

67 68
69 70
71 72

13. 23/08/2021
13
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
F


m

P


N

ms
F


t
F
n
F
O
x
y
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
• PT ĐLHCĐ: ms
F P N F m.a
   
 
  
 
ms
Ox : F.cos F m.a
Oy : F.sin P N 0
  


    

III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
1
F


m


2
F


P


N

ms
F


O
x
y
2 t
F
2n
F
1t
F
1n
F
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
• PT ĐLHCĐ: 1 2 ms
F F P N F m.a
    
 
 
  
 
ms
Ox : 2F.cos F m.a
Oy : P N 0
  


  

III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM

P


N

ms
F


t
P
n
P

O
x
y
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
• PT ĐLHCĐ: ms
P N F m.a
  

  
 
ms
Ox : P.sin F m.a
Oy : P.cos N 0
  


   

73 74
75 76
77 78

14. 23/08/2021
14
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM

F


P


ms
F


t
P
n
P

O
x
y
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
N

• PT ĐLHCĐ: ms
F P N F m.a
   
 
  
 
ms
Ox : F P.sin F m.a
Oy : P.cos N 0
   


   

 Bài toán 7: Chuyển động tròn – Lực hướng tâm
Vật CĐ tròn đều với bán kính quỹ đạo R
hl ht ht
F F F m.a
  

 
  
2
ht ht
v
F m.a m
R
 
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
79 80
81 82
83 84

15. 23/08/2021
15
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
 Bài toán 7: 1.92 - 94/19
P


N

2
v
Q N m g
R
 
  
 
 
max
v gR

F

ms
F


ht
a

III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
• PT ĐLHCĐ:
ms
F P N F m.a
   
 
  
 
ms
2
ht
Ox : F F 0
v
Oy : P N m.a m
R
 



     


 Bài toán 7: Chuyển động tròn – Lực hướng tâm
Một ôtô chuyển động
đều với tốc độ 𝐯, đi vào
đoạn đường cong bán
kính 𝐑. Tìm tốc độ tối
đa để xe không bị
trược, cho hệ số ma sát
nghỉ giữa bánh xe và
mặt đường là μ . max n
v gR
 
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
P


N



III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
85 86
87 88
89 90

16. 23/08/2021
16
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
 Bài toán 2: 1.97/20 CĐ của thang máy
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
 Bài toán 2: 1.97/20
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
• PT ĐLHCĐ: T P m.a
 

 
 
a. TM lên ND hoặc xuống CD:
max max
T P m.a T m(g a )
    
b. TM lên CD hoặc xuống ND:
min min
T P m.a T m(g a )
     
c. Tải trong tối đa của TM: max
max
T
M m
g a
 

III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
 Bài toán 1: 1.96/20
1
 2

P


T


1
T


2
T


• Lực tác dụng vật: P; T
• PTĐLH: P + T = 0 (∗)
O x
y • Chọn HTĐ, chiếu (∗)
−T cos θ + T cos θ = 0
T = T sin θ + T sin θ = P
T =
mg cos θ
sin(θ + θ )
T =
mg cos θ
sin(θ + θ )
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
 Bài toán 8: 1.110/25
F


ms
F


1
P

N

2
P


1
T


2
T


O
x
y
a.
III. PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
91 92
93 94
95 96

17. 23/08/2021
17
PHƯƠNG PHÁP ĐLH CHẤT ĐIỂM
 Bài toán 8: 1.110/25
ms
F


1
P

N

2
P


1
T


2
T


O x
y
b.
IV. CƠ NĂNG CỦA CHẤT ĐIỂM
 Công cơ học
(2) (2)
12
(1) (1)
A F.ds F.ds.cos
  
 

 

 Động năng 2
d
1
E mv
2

 Thế năng hấp dẫn t
E mgh C
 
 Cơ năng d t
E E E
 
 Định lí động năng 12 d d2 d1
A E E E
   
 ĐL bảo toàn cơ năng
Khi chất điểm chuyển động trong
trường lực thế, cơ năng luôn bảo toàn.
E const

IV. CƠ NĂNG CỦA CHẤT ĐIỂM
97 98
99