Bài giảng Vật lý 1 - Chương 1.4: Cơ học vật rắn

Bài giảng Vật lý 1 - Chương 1.4: Cơ học vật rắn cung cấp cho học viên những kiến thức về các dạng chuyển động của vật rắn, phương trình cơ bản của vật rắn quay quanh trục cố định, mômen quán tính của vài vật rắn đơn giản, động năng của vật rắn quay quanh trục cố định, định luật bảo toàn mômen động lượng của vật rắn,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý 1 - Chương 1.4: Cơ học vật rắn VẬT LÝ 1 1.4 CƠ HỌC VẬT RẮN 1.4.1 các DẠNG CHUYỂN ĐỘNG của vật rắn VL1 1.4.2 PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN của vật rắn PART4 quay quanh trục cố định NỘI DUNG 1.4.3 MÔMEN QUÁN TÍNH của vài vật rắn đơn giản 1.4.4 ĐỘNG NĂNG của vật rắn quay quanh trục cố định 1.4.5 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN MÔMEN ĐỘNG LƯỢNG của vật rắn 23/10/2019 1 ❖ Vật rắn là vật mà khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ của nó không đổi. Nói cách khác, hình dạng của vật rắn không thay đổi trong quá trình chuyển động của nó. ❖ Một chuyển động bất kỳ của vật rắn có thể biểu diễn như tổng hợp hai dạng chuyển động cơ bản là chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay 23/10/2019 2 1.4.1 CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN 1. Tịnh tiến +Định nghĩa: tất cả các điểm trên VR sẽ quét thành những đường (thẳng, cong) song song với nhau 23/10/2019 3 1.4.1 CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN 1. Tịnh tiến z ❖ Khối tâm: m1 1 n =  mi ri mi rCM 1 CM m i =1 C mn Nếu khối lượng của vật rắn là một phân bố liên tục thì: O n 1 rCM =  rdm y mm x ❖Đặc điểm của khối tâm: •Vận tốc của khối tâm •Gia tốc của khối tâm d rC 1 n d ri 1 n 1 n d vC 1 n d vi 1 n 1 n vC = =  mi =  mi vi =  pi aC = =  mi =  mi ai =  Fi dt m i =1 dt m i =1 m i =1 dt m i =1 dt m i =1 m i =1 P = mvCM F = maCM 23/10/2019 4 CÂU 3: Lưu huỳnh dioxide là một hợp chất hóa học với công thức SO2. Chất khí này là sản phẩm chính của sự đốt cháy hợp chất lưu huỳnh và nó là một mối lo môi trường đáng kể. Để đơn giản khi tính toán, lấy khoảng cách giữa S và O là SO = 143pm, góc giữa O-S-O là OŜO = 1200, khối lượng của O là mO = 16g, và khối lượng của S là mS = 32g. Xác định tọa độ khối tâm CM của phân tử SO2 này khi hệ tọa độ được gắn như hình sau: 1.4.1 CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN 2. Quay quanh trục một trục cố định ❖Định nghĩa Chuyển động quay quanh trục của vật rắn là chuyển động mà các chất điểm của vật rắn có quỹ đạo là những vòng tròn tâm nằm trên trục quay và bán kính bằng khoảng cách từ chất điểm đến trục quay. ❖Đặc điểm Tuy nhiên: 1 = 2 = 3 = ...  vi = Rii = Ri    1 = 2 = 3 = ...  i a = R  i i = Ri   Chất điểm nào càng xa trục thì gia tốc tiếp tuyến (a), vấn tốc dài (v) càng lớn, chất điểm nằm trên trục thì gia tốc tiếp tuyến, vận tốc dài bằng không 23/10/2019 6 1.4.2 PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1. Mômen lực đối với trục quay n M =  ri  Fi i =1 2. Mômen động lượng vật rắn quay n n L =  ri  pi → L =  i =1  i i m r 2 L = I i =1 n Đặt: I =  i i m r 2 → L = I i =1 I =  r dm2 “I là mômen quán tính” m 3. Ptcb của vật rắn quay quanh trục cố định dL = M → M = I 23/10/2019 dt 7 1.4.3 MÔMEN QUÁN TÍNH CỦA VÀI VẬT RẮN ĐƠN GIẢN 1. Trục quay qua khối tâm ICM ICM ICM ICM ICM ICM 2. Trục quay bất kỳ 23/10/2019 ICM 8 1.4.4 ĐỘNG NĂNG VẬT RẮN 1. Chuyển động quay n n 1 1 K =  mi vi2 =  mi vi2 i =1 2 2 i =1 1 n vi = Rii  K =  mi Ri i → K q = I  2 2 1 2 2 i =1 2 2. Chuyển động tịnh tiến 1 K tt = mv 2 2 3. Chuyển động tổng quát 1 2 1 2 K tp = mv + I  2 2 23/10/2019 9 BÀI TOÁN Hình bên là hình ảnh một bánh xe bao gồm 1 vành bánh xe có khối lượng M =5kg, và 8 căm (còn gọi là tăm hay nan), mỗi căm có khối lượng m =1kg và dài R =0,4m, đang lăn trên mặt đường phẳng với vận tốc góc ω = 80 rad/s. CÂU 1) Xác định ...