ÔN TẬP TỪ ĐỊNH LUẬT BẢO TÒAN ĐỘNG LƯỢNG ĐÊN ĐỊNH LUẬT BẢO TÒAN CƠ NĂNG 1. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG 1. Hệ kín Một hệ vật gọi là hệ kín nếu chỉ có các vật trong hệ tương tác lẫn nhau (gọi là nội lực)mà không có tác dụng của những lực từ bên ngoài (gọi là ngoại lực), hoặc nếu có thì phải triệt tiêu lẫn nhau 2. Các định luật bảo toàn - Đại lượng vật ly bảo toàn: là đại lượng vật lý không đổi theo thời gian. - Đinh luật bảo toàn: Định luật cho biết đại lượng vật lí nào được bảo toàn. - ĐLBT có vai trò quan trong trong đời sống. p mv = r r 3. Định luật bảo toàn động lượng a. Động lượng Động lượng của một vật chuyển động là đại lượng được đo bằng tích của khối lượng và vận tốc của vật. Đơn vị của động lượng trong hệ SI: kg.m/s * Xung lượng của lực : XL=F.t (N.s) b. Diễn đạt khác của định luật 2 Niutơn : “ Độ biến thiên động lượng của một vật trong một khỏang thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khỏang thời gian nào đó “ .p F t ∆ = ∆ r r Hay F. t =p 2 -p 1 =mv 2 -mv 1 c. Định luật bảo toàn động lượng “ động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn “ 1 2 onstp p c + = r r Có nghĩa là tổng lượng của hệ lúc đầu bằng tổng động lượng lúc sau. 2. CHUYỂN ĐỘNG BẰNG PHẢN LỰC 1. Nguyên tắc chuyển động bằng phản lực ( ( định luật bảo định luật bảo toàn động lượng) toàn động lượng) . .cosA F s α = 3. CÔNG – CÔNG SUẤT 1. Công a. Định nghĩa: Khi một lực F không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đọan S theo hướng hợp với lực một góc α thì công của lực đó là : F b. Biện luận : Công phát động, công cản - Nếu cos 0 2 π α α   > <  ÷   thì A>0 và đựơc gọi là công phát động. -Nếu cos 0 2 π α α π   < < ≤  ÷   thì A<0 và đựơc gọi là công cản. - Nếu cos 0 2 π α α   = =  ÷   thì A=0, dù có lực tác dụng nhưng không có công thực hiện. c. Đơn vị của công Trong hệ SI, công được tính bằng Joule (J) 2. Công suất a. Định nghĩa: “ Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian “ . A P F v t = = Đơn vị woát (W) 4. ĐỘNG NĂNG VÀ ĐỊNH LÝ ĐỘNG NĂNG 1. Động năng a. Định nghĩa Động năng của một vật là năng lượng làm vật có được do chuyển động. Động năng có giá trị bằng một nửa tích khối lượng và bình phương vận tốc của vật. 2 2 đ mv W = Đơn vị của động năng: J b. Nhận xét: - Động năng của một vật là đại lượng vô hướng và luôn luôn dương. - vận tốc có tính tương đối, phụ thuộc vào hệ quy chiếu, nên động năng củng có tính tương đối, phụ thuộc vào hệ quy chiếu. - Công thức trên cũng đúng cho vật chuyển động tịnh tiến. 2. Công củalực tác dụng và độ biến thiên động năng ( Định lí động năng) Độ biến thiên động năng của một vật bằng công của ngoại lực tác dụng vào vật. 2 1 2 2 12 2 1 1 1 2 2 đ đ A W W mv mv = − = − 5. THẾ NĂNG. THẾ NĂNG TRỌNG TRƯỜNG 1. Khái niệm thế năng Thế năng là dạng năng lượng phụ thuộc vào vị trí tương đối của vật so với mặt đất, hoặc phụ thuộc độ biến dạng của vật so với trạng thái khi chưa biến dạng. “ là dạng năng lượng tương tác giữa trái đất và vật ; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường “ Biểu thức của thế năng : Wt = mgz z là độ cao của vật so với gốc thế năng b. Công của trọng lực: Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công trong lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trong trường tại M và N a. Thế năng trọng trường M N t t M N P A W W mgz mgz = − = − r 6. THẾ NĂNG ĐÀN HỒI 2 t 1 w ( ) 2 k l = ∆ 2 2 1 2 12 2 2 kx kx A = − Công này phụ thuộc vào các độ biến dạng của lò xo, vậy lực đàn hồi cũng là lực thế. 7. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG 1. Thiết lập định luật a. Trường hợp trọng lực Xét vật có khối lượng m rơi tự do từ độ cao z1 đến độ cao z2. Áp dụng định lý động năng 2 2 2 1 12 2 2 mv mv A = − 12 1 2 A mgz mgz= − 2 2 1 2 1 2 2 2 mv mv mgz mgz+ = + Mặt khác: do đó: Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực , động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, va tổng của chúng, tức cơ năng của vật được bảo toàn (không đổi theo thời gian) b. Trường hợp lực đàn hồi Trong quá trình chuyển động của vật gắn vào lò xo, khi động năng của vật tăng thì thế năng đàn hồi giảm và ngược lại, nhưng tổng động năng và thế năng, tức là cơ năng của vật, thì luôn bảo toàn 2 2 onst 2 2 đ đh mv kx W W W c= + = + = c. Định luật bảo toàn cơ năng tổng quát Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảo toàn. 2. Biến thiên cơ năng. Công của lực không phải là lực thế. Khi ngoài lực thế vật còn chịu tác dụng của lực không phải là lực thế, cơ năng của vật không được bảo toàn và công của lực này bằng độ biến thiên cơ năng của vật. 12 2 1 A W W W = − = ∆ Bài Tập Áp Dụng Bài toán1 .Một vật nặng có m=1kg thể chuyển động không ma sát trên mặt bàn nằm ngang được gắn với một lò xo có độ cứng là 80 N/m & có khối lượng không đáng kể. Người ta nén lò xo sao cho độ dài lò xo giảm đi 2cm, rồi bỏ tay ra. Tính vận tốc của vật khi đi qua VTCB. Giải - Vì trọng lực cân bằng với phản lực của mặt bàn & lực ma sát được bỏ qua nên hệ vật – lò xo là cô lập. - Năng lượng của hệ ở vị trí lò xo bị nén: = + + 1 1 1 1ñ thd tñh W W W W - Năng lượng của hệ khi qua VTCB: = + + 2 2 2 2ñ thd tñh W W W W HLT HLT - Áp dụng ĐLBT cơ năng. + + = + + 1 1 1 2 2 2ñ thd tñh ñ thd tñh W W W W W W Vì chuyển động trên mặt nằm ngang nên thế năng hấp dẫn không thay đổi: Do đó = 1 2thd thd W W + = + 1 1 2 2ñ tñh ñ tñh W W W W ( ) ⇔+ ∆ = + 2 2 1 1 0 0 2 2 k l mv = ∆ k v l m Vậy L=2.10 -2 m Với K=80N/m m=1kg Các em thay số vào ta tìm được v Bài toán 2. Một vật có khối lượng 3kg rơi không vận tốc đầu từ độ cao 4m. a. Tính vận tốc của vật ngay trước khi chạm đất. Bỏ qua sức cản của không khí. b. Thực ra vận tốc của vật ngay trước khi chạm đất chỉ bằng 6m/s. tính lực cản trung bình của không khí tác dụng lên vật? Giải - Vì trong bài có tính đến TNTT nên trọng lực không còn là ngoại lực & vật có thể coi là cô lập. Chính xác hệ vật + trái đất mới là hệ cô lập. - Chọn mốc TN tại mặt đất = + 2 1 0 0 1 2 W mv mgz = + 2 2 1 2 W mv mgz - Do cơ năng được bảo toàn: + = + 2 2 0 0 1 1 2 2 mv mgz mv mgz ⇔ − = 2 0 1 0 2 mv mgz ⇒ = = 2 8,85 /v gz m s b. Do có lực cản kk nên độ biến thiên cơ năng của hệ bằng công của lực cản: − = 2 0 1 ' 2 mv mgz A Mà A=F.s ⇔ − = 2 0 1 ' . 2 mv mgz F s − ⇒ = = − 2 0 ' 15,9 2 mv mgz F N s Bài 1 .Vật nhỏ được ném lên từ điểm A trên mặt đất với vận tốc đầu =20m/s theo phương thẳng đứng .Xác định độ cao của điểm O mà vật đạt được .bỏ qua mọi ma sát .Giải bài toán trên theo 2 cách: a) Trục thẳng đứng đo độ cao là Az , gốc A chiều dương đi lên. b) Trục thẳng đứng có độ cao là Oz, gốc O chiều dương đi xuống. Bài Tập Làm Thêm Bài 2. Một vật nhỏ khối lượng m=100g rơi tự do không vận tốc đầu từ điểm A ở độ cao h=25m .Khi chạm đất tại O, vật có nảy nên theo phương thẳng đứng với vận tốc bằng ¾ vận tốc lúc chạm đất và đi lên đến B. Xác định chiều cao OB mà vật đạt được. Bài 3. Một Ôtô đang chạy trên đường nằm ngang với vận tốc 90km/h tới một điểm A thì lên dốc. Góc nghiêm của mặt dốc so với mặt ngang là α=30o.Hỏi Ôtô đi lên dốc được đoạn bằng bao nhiêu met thì dừng lại ? Xét hai trường hợp a)Trên mặt dốc không có ma sát. b)Hệ số ma sát trên mặt dốc bằng 0,3 bài 3. Vật có khối lương m=3kg trượt không vận tốc đầu từ đỉnh một mặt dốc cao 20m. khi tới chân dốc thì vận tốc đạt 15m/s . tính công của lực ma sát.(cho g=10m/s2) bài 4. Từ một đỉnh tháp có chiều cao h=30m, người ta ném lên cao một hòn đá có khối lượng m=50g với vận tốc đầu bằng 20m/s. Khi tới măt đất vận tốc hòn đá bằng 25m/s. tính công của lức cản không khí.( cho g=10m/s2). Bai 5. Một vật nhỏ khối lượng m=200g gắn vào đầu một lò xo đàn hồi có độ cứng k=100N/m, khối lượng không đáng kể ; đầu kia của lò xo được giữ cố định.Tất cả nằm trên mp không ma sát .Vật được đưa về vị trí mà lò so tại đó giản ra 5cm. Sau đó vật được thả nhẹ nhàng. Dưới tác dụng của lực đàn hồi, vật bắt đầu chuyển động .Xác định vận tốc của vật khi : a)Vật về tới vị trí lò xo không biến dạng b) Vật về tới vị trí lò xo dãn 3cm. Bài 6. Một lò xo đàn hồi có độ cứng 200N/m, khối lượng không đáng kể được treo thẳng đứng .Đầu dưới của lò xo gắn với vật nhỏ khối lượng m=500g .vật được giữtại vị trí không co dãn , sau đó đựoc thả nhẹ cho chuyển động. a)Tới vị trí nào thì lực đàn hồi cân bằng với trọng lực của vật. b)Tính vận tốc của vật tại điểm đó. . = + + 1 1 1 1ñ thd tñh W W W W - Năng lượng của hệ khi qua VTCB: = + + 2 2 2 2ñ thd tñh W W W W HLT HLT - Áp dụng ĐLBT cơ năng. + + = + + 1 1 1 2 2. 1 12 2 2 mv mv A = − 12 1 2 A mgz mgz= − 2 2 1 2 1 2 2 2 mv mv mgz mgz+ = + Mặt khác: do đó: Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của