Bài 21. Chuyển động tịnh tiến của vật rắn. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định

CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN.

CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH

I. Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn

1. Định nghĩa

Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn là chuyển động trong đó đường nối hai điểm bất kỳ của vật luôn luôn song song với chính nó.

2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến

• Trong chuyển động tịnh tiến, tất cả các điểm của vật đều chuyển động như nhau. Nghĩa là đều có cùng một gia tốc.
• Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến xác định theo định luật II Newton :

$\stackrel{}{}$   \(\vec{a}=\dfrac{\vec{F}}{m}\) hay \(\vec{F}=m.\vec{a}\)$\stackrel{}{}$ 

Trong đó, \(\vec{F}=\vec{F_1}+\vec{F_2}+\vec{F_3}+...+\vec{F_n}\) là hợp lực của các lực tác dụng vào vật còn m là khối lượng của vật.

• Khi vật chuyển động tịnh tiến thẳng, ta nên chọn hệ trục toạ độ Đề-các có trục Ox cùng hướng với chuyển động và trục Oy vuông góc với với hướng chuyển động rồi chiếu phương trình véc tơ \(\vec{F}=m.\vec{a}\)  lên hai trục toạ độ đó để có phương trình đại số.

Ox : \(F_{1x}+F_{2x}+...+F_{nx}=ma\)

Oy : \(F_{1y}+F_{2y}+...+F_{ny}=ma\)

II. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định

1. Đặc điểm của chuyển động quay. Tốc độ góc

• Khi vật rắn quay quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật có cùng một tốc độ góc \(\omega\) gọi là tốc độ góc của vật.
• Nếu vật quay đều thì \(\omega=\text{const}\). Vật quay nhanh dần thì \(\omega\) tăng dần. Vật quay chậm dần thì \(\omega\) giảm dần.

2. Tác dụng của mômen lực đối với một vật quay quay quanh một trục

• Thí nghiệm

  + Nếu \(P_1=P_2\) thì khi thả tay ra hai vật và ròng rọc đứng yên.

  + Nếu \(P_1\neq P_2\) thì khi thả tay ra hai vật chuyển động nhanh dần, còn ròng rọc thì quay nhanh dần.

• Giải thích: Vì hai vật có trọng lượng khác nhau nên hai nhánh dây tác dụng vào ròng rọc hai lực căng khác nhau nên tổng đại số của hai mômen lực tác dụng vào ròng rọc khác không làm cho ròng rọc quay nhanh dần.
• Kết luận: Mômen lực tác dụng vào một vật quay quanh một trục cố định làm thay đổi tốc độ góc của vật.

3. Mức quán tính trong chuyển động quay

• Mọi vật quay quanh một trục đều có mức quán tính. Mức quán tính của vật càng lớn thì vật càng khó thay đổi tốc độ góc và ngược lại.
• Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc vào khối lượng của vật và sự phân bố khối lượng đó đối với trục quay.