CHỦ ĐỀ 1 CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH

1. Toạ độ góc Khi vật rắn quay quanh một trục cố định (hình 1.1) thì: - Mỗi điểm trên vật vạch một đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay, có bán kính r bằng khoảng cách từ điểm đó đến trục quay, có P0 tâm O ở trên trục quay. - Mọi điểm của vật đều quay được cùng một góc trong cùng một khoảng thời gian. Trên hình 1, vị trí của vật tại mỗi thời điểm được xác định bằng góc φ φ r O giữa một mặt phẳng động P gắn với...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHỦ ĐỀ 1 CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH 09 3333 62 57 0937 944 688 Email: tringuyenlqd@gmail.com Website: violet.vn/tringuyenlqd CHƯƠNG I ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN CHỦ ĐỀ 1 CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Toạ độ góc z Khi vật rắn quay quanh một trục cố định (hình 1.1) thì: - Mỗi điểm trên vật vạch một đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông gócvới trục quay, có bán kính r bằng khoảng cách từ điểm đó đến trục quay, cótâm O ở trên trục quay. P0 - Mọi điểm của vật đều quay được cùng một góc trong cùng một khoảngthời gian. Trên hình 1, vị trí của vật tại mỗi thời điểm được xác định bằng góc φ φ r Ogiữa một mặt phẳng động P gắn với vật và một mặt phẳng cố định P0 (haimặt phẳng này đều chứa trục quay Az). Góc φ được gọi là toạ độ góc của vật.Góc φ được đo bằng rađian, kí hiệu là rad. Khi vật rắn quay, sự biến thiên của φ theo thời gian t thể hiện quy luật Pchuyển động quay của vật. A 2. Tốc độ góc Tốc độ góc là đại lượng đặc trưng cho mức độ nhanh chậm của chuyển Hình 1.1động quay của vật rắn. Ở thời điểm t, toạ độ góc của vật là φ. Ở thời điểm t + Δt, toạ độ góc của vật là φ + Δφ. Như vậy, trongkhoảng thời gian Δt, góc quay của vật là Δφ. Tốc độ góc trung bình ωtb của vật rắn trong khoảng thời gian Δt là : tb t Tốc độ góc tức thời ω ở thời điểm t (gọi tắt là tốc độ góc) được xác định bằng giới hạn của tỉ số khi tcho Δt dần tới 0. Như vậy : lim hay (t ) t 0 t - Nếu const thì vật rắn quay đều - Nếu const thì vật rắn quay không đều Đơn vị của tốc độ góc là rad/s. 3. Gia tốc góc Tại thời điểm t, vật có tốc độ góc là ω. Tại thời điểm t + Δt, vật có tốc độ góc là ω + Δω. Như vậy, trongkhoảng thời gian Δt, tốc độ góc của vật biến thiên một lượng là Δω. Gia tốc góc trung bình γtb của vật rắn trong khoảng thời gian Δt là : tb t Gia tốc góc tức thời γ ở thời điểm t (gọi tắt là gia tốc góc) được xác định bằng giới hạn của tỉ số khi t cho Δt dần tới 0. Như vậy : lim hay (t ) (t ) tt 0 Đặc trưng của chuyển động này là gia tốc góc. Nếu lấy chiều quay của vật làm chiều dương (chiều quay ) thì: - Nếu 0, 0 (tăng): vật quay nhanh dần - Nếu 0, 0 (giảm): vật quay chậm dần Trang 1 GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT VẬT LÝ 12 LUYỆN THI TỐT NGHIỆP THPT – CĐ – ĐH 09 3333 62 57 0937 944 688 Email: tringuyenlqd@gmail.com Website: violet.vn/tringuyenlqd - Nếu 0, const : vật rắn quay đều Chú ý: Khi gia tốc góc và vận tốc góc cùng dấu thì chuyển động nhanh dần, còn ngược lại là chậm dần. Đơn vị của gia tốc góc là rad/s2. 4. Các phương trình động học của chuyển động quay a. Trường hợp tốc độ góc của vật rắn không đổi theo thời gian (ω = const, γ = 0) thì chuyển động quaycủa vật rắn là chuyển động quay đều. Chọn gốc thời gian t = 0 lúc mặt phẳng P lệch với mặt phẳng P0 một góc φ0, ta có : φ = φ0 + ωt b. Trường hợp gia tốc góc của vật rắn không đổi theo thời gian (γ = hằng số) thì chuyển động quay củavật rắn là chuyển động quay biến đổi đều. Các phương trình của chuyển động quay biến đổi đều của vật rắn quanh một trục cố định : 0 t 1 2 0 0t t 2 2 2 0 2 ( ...