Chuyên đề vật lý về chuyển động

Quan sát chuyển động của chiếc đu quay.Khi đu quay chuyển động, các đoạn thẳng AB, A’B’ và A’’B’’ có luôn song song vớinhau.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chuyên đề vật lý về chuyển độngChuyển động tịnh tiếnQuan sát chuyển động của chiếc đu quay.Khi đu quay chuyển động, các đoạn thẳng AB, A’B’ và A’’B’’ có luôn song song vớinhau.Vậy chuyển động tịnh tiến của vật rắn là chuyển động thế nào?Chuyển động tịnh tiến của vật rắn là chuyển động trong đó đường nối hai điểm bất kìcủa vật luôn song song với chính nó.Ví dụ về chuyển động tịnh tiến:- Vật trượt trên mặt phẳng nghiêng là chuyển động tịnh tiến- Chuyển động rơi tự do là chuyển động tịnh tiến- Chuyển động của ô tô trên đoạn đường thẳng là chuyển động tịnh tiến- Chuyển động tịnh tiến đi lại nhờ bộ truyền xích- Chuyển động tịnh tiến của xylanh- Chuyển động của bánh răng-thanh răng- Chuyển động của kim may- Chuyển động của thanh máy- Chuyển động qua lại của cái võngChuyển động quayTa xét tác dụng của một lực tiếp tuyến đặt tại một điểm M ứng với bán kính OM = r .Thực nghiệm chứng tỏ rằng tác dụng của lực không những phụ thuộc cường đọ của nómà phụ còn thuộckhoảng cách r : khoảng cách này càng lớn thì tác dụng của lực càngmạnh. Để đặc trưng cho tác dụng của lực trong chuyển động quay, người ta đưa ra đưara một đại lượng gọi là mômen lực.- Các bộ phận của máy thường đặt xa nhau và đều được dẫn động từ một chuyển độngban đầu.- Khi làm việc chúng có tốc độ quay khác nhau.* Nhiệm vụ của các bộ truyền chuyển động là: Truyền và biến đổi tốc độ cho phù hợpvới tốc độ của các bộ phận trong máy.* Trong máy cần có các bộ truyền chuyển độngVí dụ về chuyển động quay:- Chuyển động của ban đạp- Chuyển động của vô lăng- Chuyển động của bánh xe- Chuyển động của cánh quạt- Chuyển động quay của trái đất- Chuyển động quay của kim đồng hồ.ứng dụng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay:- chuyển động tịnh tiến có thể được tìm thấy thông qua cơ cấu dẫn động chính của vít me bi, vít me con lăn, vít me bi chính xác- Chuyển động con lăn trên đường ray- Chuyển động thanh truyền- cơ cấu tay quay được dùng nhiều trong các loại máy như: máy khâu đạp chân, máy cửa gỗ, ô tô, máy hơi nước- máy cán thép, ô bi bạc đạn- bộ truyền động của ô tô, xe may, xe đạp- máy hơi nước, xe tự đẩy- máy dệt, máy tiện- máy khoan giếng nước, giếng dầu- Chuyển động của cần trục- kim đồng hồ, hộp số, máy nâng chuyển, xe nâng chuyển hàng- tua bin của nhà máy phát điện- Chuyển động của con lắc đồng hồ- xích đu, tay quay- bộ truyển động xích dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục xa nhau con quayTrong toán học có hẳn một môn, gọi là hệ khả tích, nghiên cứu các hệ động lực có cáctính chất giả tuần hoàn và ổn định. Và con quay chính là một ví dụ tiêu biểu nhất củahệ khả tích (nếu ta bỏ qua vấn đề ma sát làm nó dừng lại sau một thời gian quay, và giảsử là nó cứ quay rất lâu). Các con quay mà trẻ em hay chơi thì có thuật ngữ toán học làcon quay Lagrange, bởi có một nhà khoa học tên là Joseph-Louis Lagrange nghiên cứunó từ thời thế kỷ 18.. Con quay Lagrange là con quay đối xứng trục. Tính chất đối xứng này làm cho nó quayđược rất lâu mà không ngả nghiêng loạn xạ rồi đổ kềnh xuống ngay. (Nếu nó mà méomó thì sẽ dễ đổ kềnh ra). Khi quay trên cái “đầu” của mình trên mặt đất (hay mặt bàn),thì con quay đối xứng không những chỉ chuyển động quay vòng quanh trục của nó, màcòn có thể có 2 chuyển động khác đi kèm: đó là cái trục của nó quay xung quanh trụcthẳng đứng tính từ đầu của nó lên nếu như trục của nó không ở vị trí thẳng đứng (hiệntượng này gọi là precession), và ngoài ra trục của nó còn chuyển động theo hướng ngảxuống rồi lại nhích lên so với mặt đất (hiện tượng nutation). Bản thân trái đất củachúng ta cũng là một con quay quay quanh trục của nó, và cũng có precession và nutation(bởi vậy mà vị trí các chòm sao nhìn trên bầu trời của trái đất có thay đổi dần đi theo cácnăm) Ngoài con quay đối xứng trục, thì có một vài con quay khác cũng khả tích, trong đócó con quay Kowalewski, do nhà toán học Sofia Kovalevskaya phát hiện ra. Con quayKowalevski này khó làm thành quay đồ chơi được, vì nó không quay trên 1 đỉnh điểm ởđầu như là con quay lagrange, mà lại phải quay xung quanh một điểm nằm phía trongthân của nó. Và tuy nó khả tích, những quĩ đạo quay của nó cũng rất phức tạp, đếnmức nhìn vào có thể tưởng là nó nhiễu loạn.Con quay Lagrange “cũ như trái đất”, nhưng phải đến tận những năm 1980 người tamới để ý đến một tính chất rất thú vị của nó, gọi là tính chất monodromy khác 0. Tínhchất này đầu tiên do ông Hans Duistermaat nghĩ ra cho các hệ khả tích một cách hoàntoàn lý thuyết, rồi ông Cushman một đồng nghiệp của Duistermaat tính ra cho trườnghợp con quay Lagrange. Hệ quả của tính chất này là, nếu xét toàn bộ không gian phacủa con quay Lagrange (trừ đi phần kỳ dị), thì hệ tọa độ tác động-góc không tồn tại trênđó một cách toàn cục, mà chỉ tồn tại một cách địa phươngTính chất monodromy không làm ảnh hưởng gì đến con quay của trẻ em. Thực ra đểthấy tính chất đó, cần không phải là 1 con quay, mà rất nhiều co ...