Thư Viện Công Thức Vật Lý

Khái niệm:

Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công của trọng lực thực hiện có giá trị bằng hiệu thế năng trọng trường tại M và tại N.

Hệ quả:

Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường:

- Khi vật giảm độ cao, thế năng của vật giảm thì trọng lực sinh công dương.

- Khi vật tăng độ cao, thế năng của vật tăng thì trọng lực sinh công âm.

Tính chất lực thế:

Về bản chất, trọng lực là lực thế. Công do nó sinh ra không phụ thuộc vào quỹ đạo chuyển động mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu và điểm cuối. Trong hình min họa, giả sử hai trái táo có cùng khối lượng. Dù hai trái táo rơi theo quỹ đạo khác nhau, nhưng nếu cùng một độ cao xuống đất thì công do trọng lực sinh ra trên hai quả táo sẽ bằng nhau.

Quỹ đạo màu đỏ và quỹ đạo màu xanh khác nhau, tuy nhiên công do trọng lực tác dụng lên chúng bằng nhau do có cùng hiệu độ cao M và N.

Chú thích:

$A_{MN}$: công do trọng lực thực hiện khi vật di chuyển qua hai điểm MN $\left(J\right).$

$W_{tM}$: thế năng tại M $\left(J\right).$

$W_{tN}$: thế năng tại N $\left(J\right).$

Định nghĩa:

Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.

Chú thích:

$W_t$: thế năng $\left(J\right)$

$m$: khối lượng của vật $\left(kg\right)$

$Z$: độ cao của vật so với mốc thế năng $\left(m\right)$

$g$: gia tốc trọng trường $(m/s^2)$

So sánh độ cao h và tọa độ Z trong việc xác định giá trị Z

Chú thích:

$v$: vận tốc của vật $(m/s)$.

$v_x$: vận tốc của vật theo phương ngang $(m/s)$.

$v_y$: vận tốc của vật theo phương thẳng đứng $(m/s)$.

$v_o$: vận tốc ban đầu của vật, trong trường hợp này là vận tốc ném $(m/s)$.

$h$: độ cao của vật $\left(m\right)$.

$g$: gia tốc trọng trường do trái đất tác động lên vật $(m/s^2)$.

$\alpha$ : Góc bay của vật so với phương ngang khi ở độ cao h

Chú thích:

$v_o$: vận tốc ban đầu của vật, trong trường hợp này là vận tốc ném $(m/s)$.

$h$: độ cao của vật $\left(m\right)$.

$t$: thời gian chuyển động của vật $\left(s\right)$.

$g$: gia tốc trọng trường do trái đất tác động lên vật $(m/s^2)$.

$L_{max}$: tầm xa cực đại của vật $\left(m\right)$.

Quả banh chuyển động tròn quanh tay người do lực căng dây đóng vai trò lực hướng tâm.

Định nghĩa:

Lực tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm.

Chú thích:

$F_{ht}$: lực hướng tâm $\left(N\right)$.

$m$: khối lượng của vật $\left(kg\right)$.

$a_{ht}$: gia tốc hướng tâm $(m/s^2)$.

$v$: vận tốc của vật $(m/s)$.

$\omega$: vận tốc góc $(rad/s)$.

$R$: bán kính của chuyển động tròn $\left(m\right)$.

Giải thích:

Trọng lục là một trường hợp đặc biệt của lực hấp dẫn. Khi mà một trong hai vật là Trái Đất.

Nói cách khác, trọng lực là lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên một vật đặt cạnh nó.

Chú thích:

$G$: hằng số hấp dẫn $6,67.{10}^{-11}\left(\frac{N.m^2}{k{g}^2}\right)$.

$M$: khối lượng trái đất $\approx 6.{10}^{24}\left(kg\right)$.

$m$: khối lượng vật đang xét $\left(kg\right)$.

$R_{trái đất}$: bán kính trái đất $\approx 6400\left(km\right)$.

$h$: khoảng cách từ mặt đất đến điểm đang xét $\left(m\right)$.

$F_{hd}$: lực hấp dẫn $\left(N\right)$. 

$P$: trọng lực $\left(N\right)$. 

$g$: gia tốc trọng trường $\left(m/s^2\right)$.

Chú thích:

$g$: gia tốc trọng trường $\left(m/s^2\right)$.

$G$: hằng số hấp dẫn $6,67.{10}^{-11}\left(\frac{N.m^2}{k{g}^2}\right)$.

$M$: khối lượng trái đất $\approx 6.{10}^{24}\left(kg\right)$.

$R_{trái đất}$: bán kính trái đất $\approx 6400\left(km\right)$.

$h$: khoảng cách từ mặt đất đến điểm đang xét $\left(m\right)$.

Gia tốc trong chuyển động tròn đều

a/Định nghĩa

Gia tốc hướng tâm là gia tốc của chuyển động trên một quỹ đạo cong. 

+ Ý nghĩa : Gia tốc hướng tâm đặc trưng cho sự biến đổi về hướng của vector vận tốc.

b/Đặc điểm

Trong chuyển động tròn đều, vector gia tốc luôn vuông góc với vector vận tốc $\overrightarrow{v}$, có độ lớn không đổi, phương và chiều hướng vào tâm đường tròn quỹ đạo.

c/Công thức:

             $a_{ht}=R.{\omega }^2$

Chú thích:

$a_{ht}$: gia tốc hướng tâm $(m/s)$

$v$: vận tốc dài của chuyển động tròn đều $(m/s)$.

$\omega$: tốc độ góc $(rad/s)$.

$R$: bán kính quỹ đạo của chuyển động tròn $\left(m\right)$.

Vận tốc dài (vận tốc trên phương tiếp tuyến)

a/Định nghĩa: Vận tốc dài là vận tốc tức thời của một điểm khi đi được một cung tròn trên một vật chuyển động tròn .

+ Ý nghĩa : Các điểm trên vật có cùng tốc độ góc , điểm nào càng xa tâm quay thì vận tốc dài càng lớn .Do độ dài cung phụ thuộc vào khoảng cách đến tâm.

b/Công thức:

            $v=\frac{R.\alpha }{t}=R.\omega$

Chú thích:

$v$: vận tốc dài của chuyển động tròn đều $(m/s)$.

$\omega$: tốc độ góc $(rad/s)$.

$R$: bán kính quỹ đạo của chuyển động tròn $\left(m\right)$.

c/Tính chất của vector vận tốc dài:

+ Điểm đặt: tại điểm đang xét.

+ Hướng: vận tốc dài của chuyển động tròn đều tại mỗi điểm luôn có phương tiếp tuyến với quỹ đạo tại điểm tương ứng và có chiều là chiều chuyển động.

+ Chiều: phụ thuộc vào chiều của chuyển động tròn.

Tốc độ góc 

a/Định nghĩa : Tốc độ góc được tính bằng thương số của góc quét và thời gian quét hết góc đó.

+ Ý nghĩa : Đặc trưng cho tốc độ nhanh hay chậm của vật trong chuyển động tròn đều.Khi vật chuyển động tròn đều , các điểm trên vật có cùng tốc độ góc

b/Công thức:

$\omega =\frac{\alpha }{t}=2\pi f=\frac{v}{r}$

$T$: chu kì $\left(s\right)$.

$f$: tần số $\left(Hz\right)$.

$\omega$: tốc độ góc $(rad/s)$.

$\alpha$ : Góc quay $\left(rad\right)$