chuyển động của hệ vật

Chào mừng tất cả các quý thầy cô cùng toàn bộ các bạn học sinh thân mến đến với tiết học giáo án điện tử của tổ II !
*Nhóm công tác thực hiện: tổ II, lớp 10A4

*Mục tiêu hướng tới: Sự chuyển động của hệ vật

*Chúc buổi dạy thành công rực rỡ, mong các bạn và quý thầy cô ủng hộ




Bài 24: Chuyển động của hệ vật
GV: Khuất Thị Mỹ Linh
Ngoài thực tế có rất nhiều hình ảnh của hệ vật như đầu tàu kéo các toa tàu, hai đội kéo co đang thi đấu ... Trong bài này ta xét trường hợp hệ gồm hai vật nối với nhau bằng một sợi dây có chiều dài không đổi và có khối lượng không đáng kể .
1. Khái niệm về hệ vật.

Ta xét bài toán sau:

Hai vật có khối lượng m1 và m2 nối với nhau bằng sợi dây được đặt trên mặt bàn nằm ngang. Hệ số ma sát trượt giữa mặt bàn và mỗi vật là ?t . Khi lực kéo F đặt vào vật m1 theo phương song song với mặt bàn, dây nối căng, hai vật chuyển động với cùng vận tốc theo chiều của lực F. Tính gia tốc chung cho cả hai vật và lực căng của dây nối. Bỏ qua khối lượng và độ biến dạng của dây.
F
T1’
T1
+
T2
Fms1
Fms
Fms2
T2’
Tóm tắt:
_Vật m1 nối với vật m2 bằng một sợi dây nối
_ Lực F tác dụng vào m1 -> dây nối căng -> 2 vật chuyển động
_Hệ số ma sát trượt : ?t = 0,05
_ `?` : a =? ; T = ?

Phân tích bài toán:

_Dưới tác dụng của lực F, vật m1 có gia tốc và bắt đầu chuyển động, dây bị kéo căng và xuất hiện cặp lực căng T và T` tác dụng lên mỗi vật
_Tóm lại ta xét đến các lực sau:
+Lực F tác dụng lên vật m1
+Lực căng T và T` tác dụng lên mỗi vật
+Lực ma sát Fms1 và F ms2
+Trọng lực của mỗi vật cân bằng với phản lực pháp tuyến (có thể bỏ qua)
F
m2
Fms1
Fms2
m1
T`
T
Tóm tắt:
_Vật m1 nối với vật m2 bằng một sợi dây nối
_ Lực F tác dụng vào m1 -> dây nối căng -> 2 vật chuyển động
_Hệ số ma sát trượt : ?t = 0,05
_ `?` : a =? ; T = ?

+
Lời giải:
_áp dụng định luật II Niu-tơn cho hệ gồm 2 vật ta có :
F + Fms1 + T1 = m1a (1)
Fms2 + T2 = m2a (2)
_Ta chọn trục toạ độ xx` huớng theo lực F, đồng thời chiếu (1) và (2) lên trục xx` ta được: F - Fms1 - T1 = m1a (3)
T2 - Fms2 = m2a (4)
trong đó: Fms1 = ?t m1 g; Fms2 = ?t m2 g; T = T`
_Cộng vế với vế của (3) và (4) cho ta:
a =
F - T - Fms1 + T` - Fms2
m1 + m2
a =
F - (Fms1 + Fms2)
m1 + m2
a =
F -?t (m1 + m2) g
m1 + m2
_Thay a vào (4) ta được:







m1 + m2
m2F
T =
*** Nhận xét:

_ Trong bài toán trên nếu xét hệ gồm hai m1, m2 và dây nối, thì T và T` là nội lực, còn lực kéo F, các lực ma sát, trọng lực, phản lực pháp tuyến của mặt bàn đều là ngoại lực.
_Trong biểu thức gia tốc chung của hai vật, chỉ có mặt các ngoại lực mà không có mặt các nội lực. Các nội lực không gây ra gia tốc cho hệ vì chúng xuất hiện từng cặp trực đối nhau.
* Ghi nhớ:
*Hệ vật là tập hợp hai hay nhiều vật mà giữa chúng có tương tác.
*Lực tương tác giữa các vật trong hệ gọi là nội lực. Lực do vật ở ngoài hệ tác dụng lên vật trong hệ gọi là ngoại lực.
2. Một ví dụ khác về hệ vật

Hệ vật gồm hai vật nối với nhau bằng một sợi dây. Cho m1 = 300 g ; m2 = 200 g ; ? = 30o ; hệ số ma sát trượt giữa vật m2 và mặt phẳng nghiêng là ?t = 0,3.
) Tính gia tốc chung cho mỗi vật m1 , m2 khi ta thả cho chúng chuyển động.
) Tính lực căng của dây.
Tóm tắt:
_m1 = 300g nối với m2 = 200g băng một sợi dây
_ ? = 30o
_Thả cho hệ vật chuyển động
_ Hệ số ma sát trượt: ?t
_ `?`: +gia tốc cho mỗi vật?
+lực căng của dây?

Phân tích bài toán:
_ Trước hết cần nhận xét rằng, dây nối bị kéo về hai phía luôn luôn căng. Mặt khác, chiều dài dây không đổi, khối lượng dây và ròng rọc không đáng kể, nên hai vật luôn luôn có cùng tốc độ và cùng độ lớn gia tốc.
_ Tóm lại ta xét các lực sau:
+ Lực P1 tác dụng vào m1
+ Lực P2 tác dụng vào vật m2 có thể phân tích thành 2thành phần:
P2x có xu hướng làm cho vật trượt xuống
P2y nén vật vuông góc với mặt phẳng nghiêng
+ Lực ma sát Fms , các lực căng dây T và phản lực pháp tuyến N.
Lời giải:
_Chon trục toạ độ có chiều dương là chiều chuyển động cho mỗi vật
_áp dụng định luật II Niu-tơn đối với hệ gồm vật 1 và vật 2 ta có độ lớn các lực trong hệ :
*P1 = m1g = 0,3 . 9,8 = 2,94 N
*P2 = m2g = 0,2 . 9,8 = 1,96 N
+ P2x = P2 . sin30o = 0,98 N
+ P2y = P2 . cos30o = 0.98?3 N
*Vật 2 trượt trên mặt phẳng nghiêng thì Fms=?t P2y=0,3.0,98 ?3
Fms? 0,51 N
_Ta thấy P1 > P2x + Fms, nên :
+vật 1 sẽ chuyển động thẳng đứng, hướng theo
hướng của trọng lực P1
+ vật 2 sẽ trượt lên trên theo phương của mặt
phẳng nghiêng
+ Vì vậy nên lực ma sát có phương hướng
xuống phía dưới
_Ngoài ra, tác dụng lên mỗi vật còn có lực căng dây. Các lực căng này có độ lớn , gọi chung là T. áp dụng định luật II Niu-tơn cho từng vật .
Với vật 1: P1 - T = m1a
Với vật 2: T - P2x - Fms = m2a
_Cộng vế với vế của (1) và (2) ta được:
P1 - P2x - Fms
a =
m1 + m2
=
2,94 - 0,98 -0,51
0,3 +0,2
2.9 (m/s2)
=
T = P1 - m1a = 2,94 - 0,3.2,9 = 2,07 (N)
Fms