Thư Viện Công Thức Vật Lý

Xét vật chịu tác dụng bới các lực ${\overrightarrow{F}}_k,\overrightarrow{N},\overrightarrow{P},{\overrightarrow{F}}_{ms}$ với $\alpha$ là góc của mặt phẳng nghiêng , $\beta$ là góc hợp của lực với phương chuyển động.

Theo định luật II Newton : ${\overrightarrow{F}}_k+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{P}+{\overrightarrow{F}}_{ms}=m\overrightarrow{a}$

$s=v_{0}t+\frac{1}{2}a{t}^2$

$P_k=\frac{A_{F_k}}{t}=\frac{F_k.s.\cos \left(\beta \right)}{t}$ (công suất trung bình)

$P_{tt}=F_k.v.\cos \left(\beta \right)$ (công suất tức thời)

TH1 Vật đi xuống mặt nghiêng :

Chiếu lên phương chuyển động : 

$$\begin{gathered} F_k.\cos \left(\beta \right)=ma+F_{ms}-P\sin \left(\alpha \right)\Rightarrow F_k=\frac{ma+F_{ms}-P\sin \left(\alpha \right)}{\cos \left(\beta \right)} \\ \Rightarrow F_k=\frac{m\left(a+g\left(\mu \cos \left(\alpha \right)-\sin \left(\alpha \right)\right)\right)}{\mu \sin \left(\beta \right)+\cos \left(\beta \right)} \end{gathered}$$

Chiếu lên phương Oy:$N=P\cos \left(\alpha \right)-F_k\sin \left(\beta \right)\Rightarrow F_{ms}=\mu N$

TH2 Vật đi lên mặt nghiêng :

Chiếu lên phương chuyển động:

$$\begin{gathered} F_k\cos \left(\beta \right)=ma+F_{ms}+P\sin \left(\alpha \right)\Rightarrow F_k=\frac{ma+F_{ms}+P\sin \left(\alpha \right)}{\cos \left(\beta \right)} \\ \Rightarrow F_k=\frac{m\left(a+g\left(\mu \cos \left(\alpha \right)+\sin \left(\alpha \right)\right)\right)}{\cos \left(\beta \right)+\mu \sin \left(\beta \right)} \end{gathered}$$

Chiếu lên phương Oy : $N=P\cos \left(\alpha \right)-F_k\sin \left(\beta \right)\Rightarrow F_{ms}=\mu N$

TH3 Vật đi theo phương ngang

$$\begin{gathered} \alpha =0\Rightarrow F_k=\frac{m\left(a+\mu g\right)}{\cos \left(\beta \right)+\mu \sin \left(\beta \right)} \\ {F}_{ms}=\mu \left(P-F\sin \left(\beta \right)\right) \end{gathered}$$

Khi lực F hướng xuống so với phương chuyển động một góc $\beta$ ta thay $\sin \left(\beta \right)$ bằng $-\sin \left(\beta \right)$

Xét vật chuyển động chịu các lực ${\overrightarrow{F}}_k,\overrightarrow{N},\overrightarrow{P},{\overrightarrow{F}}_{ms}$ chuyển động trên mặt phẳng nghiêng với $\alpha$ là góc của mặt phẳng nghiêng , $\beta$ là góc hợp bởi hướng của lực so với phương chuyển động.

Theo định luật II Newton : ${\overrightarrow{F}}_k+\overrightarrow{N}+\overrightarrow{P}+{\overrightarrow{F}}_{ms}=\overrightarrow{0}$

$s=vt$

Vật chuyển động đều nên công suất tức thời bằng công suất trung bình

$P_{F_K}=\frac{A_{F_k}}{t}=F_k.v\cos \left(\beta \right)$

TH1 Vật đi xuống mặt phẳng nghiêng :

Chiếu lên phương chuyển động :

$$\begin{gathered} F_k.\cos \left(\beta \right)=F_{ms}-P\sin \left(\alpha \right)\Rightarrow F_k=\frac{F_{ms}-P\sin \left(\alpha \right)}{\cos \left(\beta \right)} \\ \Rightarrow F_k=\frac{P\left(\mu \cos \left(\alpha \right)-\sin \left(\alpha \right)\right)}{\mu \sin \left(\beta \right)+\cos \left(\beta \right)} \end{gathered}$$

Chiếu lên phương Oy:$N=P\cos \left(\alpha \right)-F_k\sin \left(\beta \right)\Rightarrow F_{ms}=\mu N$

TH2 Vật đi lên mặt phẳng nghiêng

Chiếu lên phương chuyển động:

$$\begin{gathered} F_k\cos \left(\beta \right)=F_{ms}+P\sin \left(\alpha \right)\Rightarrow F_k=\frac{F_{ms}+P\sin \left(\alpha \right)}{\cos \left(\beta \right)} \\ \Rightarrow F_k=\frac{P\left(\mu \cos \left(\alpha \right)+\sin \left(\alpha \right)\right)}{\mu \sin \left(\beta \right)+\cos \left(\beta \right)} \end{gathered}$$

Chiếu lên phương Oy :$N=P\cos \left(\alpha \right)-F_k\sin \left(\beta \right)\Rightarrow F_{ms}=\mu N$

TH3 Vật đi trên mặt phẳng ngang 

$$\begin{gathered} \alpha =0\Rightarrow F_k=\frac{P-F_k\sin \left(\beta \right)}{\cos \left(\beta \right)}\Rightarrow F_k=\frac{P\mu }{\mu \sin \left(\beta \right)+\cos \left(\beta \right)} \\ {F}_{ms}=\mu \left(P-F_k\sin \left(\beta \right)\right) \end{gathered}$$

Khi lực $F_k$ có hướng lệch xuống ta thay $\sin \beta$bằng $-\sin \left(\beta \right)$

TH1 Khi vật chuyển động trên mặt nghiêng :

$$\begin{gathered} N=P_y=P\cos \left(\alpha \right) \\ \Rightarrow A_{Fms}=-F_{ms}.s=-\mu .P.s.\cos \left(\alpha \right) \end{gathered}$$

TH2 Khi vật chịu lực F tác dụng và lệch góc $\beta$ hướng lên so với phương chuyển động

$N=P-F\sin \left(\beta \right)$

$\Rightarrow A_{Fms}=-\mu .\left(P-F\sin \left(\beta \right)\right).s$

TH3 Khi vật chịu lực F tác dụng và lệch góc $\beta$ hướng xuống so với phương chuyển động

$$\begin{gathered} N=P+F\sin \left(\beta \right) \\ \Rightarrow A_{Fms}=-\mu \left(P+F\sin \left(\beta \right)\right) \end{gathered}$$

Đối với bài toán vừa trên mặt nghiêng và lực lệch góc 

$N=P\cos \left(\alpha \right)\pm F\sin \left(\beta \right)$

$\Rightarrow A_{Fms}=-\mu N$

$$\begin{gathered} N=P \\ {F}_{ms}=\mu N \end{gathered}$$

Điều kiện cực tiểu : $∆d=\left(k+\frac{∆\phi }{2}+0,5\right)\lambda$

Với k là số nguyên

$∆\phi ={\phi }_2-{\phi }_1$

$$\begin{gathered} ∆d_M=S_{2}M-S_{1}M \\ ∆d_N=S_{2}N-S_{1}N \end{gathered}$$

Điều kiện cực đại : $∆d=\left(k+\frac{∆\phi }{2}\right)\lambda$

Với k là số nguyên

$∆\phi ={\phi }_2-{\phi }_1$

$$\begin{gathered} ∆d_M=S_{2}M-S_{1}M \\ ∆d_N=S_{2}N-S_{1}N \end{gathered}$$

Tại hai bên  :

$$\begin{gathered} d_{2M}-d_{1M}=\frac{l}{2}+R-\left(\frac{l}{2}-R\right)=2R \\ {d}_{2M\text{'}}-d_{1M\text{'}}=\frac{l}{2}-R-\left(\frac{l}{2}+R\right)=-2R \end{gathered}$$

$$\begin{gathered} \frac{-2R}{\lambda }\le k\le \frac{2R}{\lambda } \\ n=2\left[\frac{2R}{\lambda }\right]+1 \\ \Rightarrow N=2n \end{gathered}$$

Tương tự với cực tiểu :

$\frac{-2R}{\lambda }-0,5\le k\le \frac{2R}{\lambda }-0,5$

Lưu ý : Những điểm ở đinh thì cộng riêng không nhân 2

Tại M có biên độ cực đại: $d_{2M}-d_{1M}=\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }\right)\lambda$

Vì M nằm trên đường vuông góc $S_1$:

$$\begin{gathered} {d_{2M}}^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2\iff {\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }+d_{1M}\right)}^2{\lambda }^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2 \\ \Rightarrow d_{1M} min \iff k=k_{max} \end{gathered}$$

Với M có biên độ cực tiểu: $d_{2M}-d_{1M}=\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }-0,5\right)\lambda$

Vì M nằm trên đường vuông góc $S_1$:

$$\begin{gathered} {d_{2M}}^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2\iff {\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }+0,5+d_{1M}\right)}^2{\lambda }^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2 \\ \Rightarrow d_{1M} max \iff k=k_{max} \end{gathered}$$

$k_{max}$ là đường cực tiểu hoặc cực đại nằm gần S1 

Tại M có biên độ cực đại: $d_{2M}-d_{1M}=\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }\right)\lambda$

Vì M nằm trên đường vuông góc $S_1$:

$$\begin{gathered} {d_{2M}}^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2\iff {\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }+d_{1M}\right)}^2{\lambda }^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2 \\ \Rightarrow d_{1M} max \iff k=k_{min} \end{gathered}$$

Với M có biên độ cực tiểu: $d_{2M}-d_{1M}=\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }+0,5\right)\lambda$

Vì M nằm trên đường vuông góc $S_1$:

$$\begin{gathered} {d_{2M}}^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2\iff {\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }-0,5+d_{1M}\right)}^2{\lambda }^2={d_{1M}}^2+S_1{S_2}^2 \\ \Rightarrow d_{1M} max \iff k=k_{min} \end{gathered}$$

$k_{min}$ là đường cực tiểu hoặc cực đại nằm gần đường trung trực S1S2 

Khi M nằm trên đường vuông góc với S2

Ta thay đổi $d_{1M}\Rightarrow d_{2M}$ và +1 thành -1

Điều kiện để M là cực tiểu giao thoa : $∆d_M=d_{2M}-d_{1M}=\left(k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }+0,5\right)\lambda$

Mà $M\text{'}$ chạy từ M đến $S_1$:

$$\begin{gathered} ∆d_{S_1}>∆d_{M\text{'}}>∆d_M \\ \Rightarrow \frac{\sqrt{S_1{S_2}^2+M{S_1}^2}-M{S}_1}{\lambda }<k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }+0,5<\frac{-S_1{S}_2}{\lambda } (\perp S_1) \\ \frac{-S_1{S}_2}{\lambda }<k+\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2\pi }+0,5<\frac{M{S}_2-\sqrt{S_1{S_2}^2+M{S_2}^2}}{\lambda } (\perp S_2) \end{gathered}$$