- Cơ học Galile – Newton xét chuyển động cơ học (tịnh tiến, quay, dao động) của một vật thể rắn hoặc một cơ hệ.. - Nhiệt học xét chuyển động của các phân tử cấu tạo nên vật (Hệ chất điểm chuyển động như chất lỏng, chất khí).. - Điện từ học xét chuyển động của các hạt mang điện trong thế giới vật chất như (các hạt mang điện tích âm, điện tích dương, các hạt ion,...). - Vật lý nguyên tử và hạt nhân xét chuyển động của các hạt cấu thành nguyên tử và hạt nhân ở mức độ thực sự cơ bản.. - “Động Lực Học” là phần nghiên cứu mối liên hệ của chuyển động với sự tương tác giữa các vật, phần này có xét tới nguyên nhân làm thay đổi chuyển động của vật.. - Vậy chuyển động cơ học là sự chuyển dời vị trí trong không gian của các vật hay là sự chuyển động của một bộ phận này so với bộ phận khác của cùng một vật. - 2.2.chuyển động của chất điểm. - Vậy muốn xét chuyển động của chất điểm hay vật rắn ta phải xét hệ quy chiếu trước đã. - Để xác định chuyển động của một chất điểm chúng ta cần biết vị trí của chất điểm tại những thời điểm khác nhau. - trong tọa độ Descartes, phương trình chuyển động của chất điểm là một hệ . - Quỹ đạo cho ta biết hình dạng chuyển động của chất điểm, điều này rất quan trọng, tuy nhiên trên cùng một quỹ đạo chất điểm có thể chuyển động theo những quy luật khác nhau. - Vì vậy ngoài phương trình quỹ đạo, chúng ta cần phải biết quy luật chuyển động của chất điểm trên quỹ đạo đó như: tốc độ nhanh, chậm, vận tốc, gia tốc,.... - Vận tốc là một đại lượng đặc trưng cho phương, chiều, và sự nhanh chậm của chuyển động.. - 2.2.4.Chuyển Động Tròn của chất điểm. - Nghiên cứu chuyển động tròn của chất điểm, một dạng vận động đặc biệt sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về chuyển động quay của vật rắn quanh một trục sau này. - 0, tăng :chuyển động tròn nhanh dần.. - 0, giảm :chuyển động tròn chậm dần.. - Khi = 0, không đổi :chuyển động tròn đều.. - Trường hợp = const, chuyển động tròn biến đổi đều. - Là phương trình mô tả chuyển động tổng quát của chất điểm chuyển động trong một trường lực hay chịu các lực tương tác với gia tốc của nó. - Ở phần nghiên cứu chuyển động của vật rắn ta sẽ thấy hai phương trình (2.13) và (2.14) trên được biểu diễn một cách tổng quát hơn.. - Chuyển động của Vật rắn. - Vật rắn được xem như là một hệ chất điểm đặc biệt trong đó khoảng cách giữa các chất điểm luôn luôn giữ nguyên không đổi trong quá trình chuyển động của vật rắn. - Đây là một đối tượng cơ học quan trọng và phổ biến trong cuộc sống nên ta chú trọng khảo sát nó với phương pháp áp dụng các quy luật của chất điểm ở trên vào chuyển động của vật rắn.. - Nghiên cứu tới vật rắn ta không thể bỏ qua một đại lượng quan trọng, vì khi khảo sát các quy luật chuyển động đều liên quan tới nó. - 2.3.3.phương trình chuyển động của khối tâm Hay là phương trình cơ bản của vật rắn : Trong đó là vec tơ gia tốc của khối tâm. - Khối tâm của một hệ chuyển động như một chất điểm có khối lượng bằng tổng khối lượng của hệ và chịu tác dụng của một lực bằng tổng ngoại lực tác dụng lên hệ. - Chuyển động của khối tâm được xem như là chuyển động toàn thể của hệ.. - Tuy nói chuyển động của vật rắn là khá phức tạp, nhưng người ta chứng minh được rằng mọi chuyển động của vật rắn bao giờ cũng có thể quy về tích của hai chuyển động cơ bản đó là : chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay.. - Chuyển động tịnh tiến. - Tại mỗi thời điểm các chất điểm của vật rắn tịnh tiến đều có cùng vectơ vận tốc và gia tốc.Vậy trong chuyển động tịnh tiến của vật rắn, quỹ đạo của mọi điểm là những đường cong như nhau, mọi nhau. - Các phương trình này chứng tỏ các ngoại lực tác dụng lên vật rắn song song và cùng chiều, đây là một điều kiện để vật rắn chuyển động tịnh tiến. - Cộng các phương trình (2.18) vế theo vế ta được : Đây là phương trình chuyển động của vật rắn tịnh tiến. - nó giống như phương trình chuyển động của một chất điểm có khối lượng bằng khối lượng tổng cộng của vật rắn và chịu tác dụng một lực bằng tổng ngoại lực tác dụng lên vật rắn. - Đây cũng chính là phương trình chuyển động của khối tâm của vật rắn. - Như vậy, muốn khảo sát chuyển động tịnh tiến của một vật rắn ta chỉ cần xét. - 2.3.5.Chuyển động quay của vật rắn. - Đặc điểm chuyển động quay của vật rắn:. - Khi một vật rắn chuyển động quay quanh một trục ( cố định thì. - Hình 1.7.Chuyển động quay của chất rắn quanh 1 trục cố định. - Tại mỗi thời điểm, vec tơ vận tốc dài và vec tơ gia tốc tiếp tuyến của một điểm bất kỳ cách trục quay một khoảng r là: phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn : Trong đó : là tổng momen các ngoại lực tác dụng lên vật rắn còn. - Vậy phương trình cơ bản của chuyển động quay có dạng như sau : (2.21). - Phương trình (2.21) nêu lên mối liên hệ giữa tác dụng ngoại lực đối với vật rắn quay, đặc trưng bởi vec tơ momen và sự thay đổi trạng thái chuyển động của vật rắn quay, đặc trưng bởi vec tơ gia tốc góc . - Phương trình này tương tự như phương trình định luật II Newton đối với chuyển động tịnh tiến = m, trong đó I có nghĩa tương tự như m. - Vậy, I là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật rắn trong chuyển động quay.. - Dao động là chuyển động được lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một vị trí cân bằng nhất định.. - Dao động là một dạng chuyển động cơ nên năng lượng dao động là cơ năng . - Nguyên nhân làm thay đổi trạng thái chuyển động. - Trong thế giới vĩ mô, ta nghiên cứu chuyển động của các vật, vật chuyển động với những quỹ đạo, vận tốc, gia tốc khác nhau. - Vậy sự thay đổi trạng thái chuyển động của các vật là do đâu. - Qua nghiên cứu ta biết được nguyên nhân gây ra và ảnh hưởng tới chuyển động của các vật là có sự xuất hiện của “lực” tác dụng lên vật. - 2.5.1.Các định luật của Newton về chuyển động của vật. - Định luật I phát biểu như sau : “trong hệ quy chiếu quán tính chất điểm không chịu tác dụng của ngoại lực sẽ giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.”. - Vì tính bảo toàn trạng thái chuyển động như trên mà Định luật I còn được gọi là Định luật quán tính (quán tính là tính bảo toàn trạng thái chuyển động của một vật).. - chuyển động của một chất điểm chịu tác dụng của các lực có tổng hợp lực là một chuyển động có gia tốc, và gia tốc thu được tỉ lệ với hợp lực tác dụng , tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật ấy”. - Sự vận động trong cơ học chính là sự chuyển động cơ cho nên cũng có thể nói lực cũng là nguyên nhân gây ra sự vận động trong cơ học . - Lĩnh vực này nghiên cứu các dạng chuyển động của những hạt, những phân tử vô cùng bé cấu tạo nên vật chất. - Trong phần vận động trong cơ học ta đã nghiên cứu các dạng chuyển động cơ, đó là sự thay đổi vị trí của các vật vĩ mô trong không gian. - Khi nghiên cứu chuyển động đó ta chưa chú ý đến những quá trình xãy ra bên trong vật, chưa xét đến những quá trình liên quan đến cấu tạo của vật.. - những hiện tượng này liên quan đến một dạng chuyển động mới của vật chất, đó là chuyển động nhiệt. - Hay nói khác hơn : sự vận động trong nhiệt học là sự chuyển động nhiệt.. - Để nghiên cứu chuyển động nhiệt người ta dùng hai phương pháp. - 3.1.Chuyển động nhiệt trong chất khí. - Trong thuyết động học phân tử có nói : các phân tử chuyển động nhiệt hỗn loạn không ngừng va chạm vào thành bình gây ra áp suất (sẽ nghiên cứu sau ở phần nội năng khí lý tưởng).. - Nhưng theo thuyết động học phân tử thì nhiệt độ đặc trưng cho mức độ chuyển động hỗn loạn của các phân tử chất khí.. - Thuyết này dựa trên cấu tạo phân tử của các chất và chuyển động hỗn loạn không ngừng của các phân tử để giải thích tính chất của chất khí. - Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng, khi chuyển động chúng va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình.. - Cường độ chuyển động phân tử biểu hiện ở nhiệt độ của khối khí, chuyển động phân tử càng mạnh thì nhiệt độ càng cao. - Nội năng của chất khí là tổng năng lượng bên trong của chất khí bao gồm động năng chuyển động và thế năng tương tác của các phân tử khí. - Giả sử mật độ khí trong bình là n0, các phân tử cùng chuyển động với vận tốc . - Ở trên ta giả thiết các phân tử chuyển động cùng vận tốc v, nhưng thực tế các phân tử chuyển động với vận tốc khác nhau nên ta thay v bằng là vận tốc trung bình của các phân tử.. - Ta thấy nội năng U là một hàm phụ thuộc vào nhiệt độ (T) cho nên ta nói chuyển động của các phân tử là chuyển động nhiệt.. - Gọi Vt : là thể tích của một kmol khí thực, khi đó thể tích dành cho chuyển động tự do của các phân tử sẽ nhỏ hơn Vt và bằng : b là số hiệu chỉnh về thể tích được gọi là cộng tích. - Vì Ta đã biết hàm nội năng U phụ thuộc vào nhiệt độ và hàm nội năng U nói lên tính vận động bên trong của các phân tử nên ở 00K thì hầu như phân tử sẽ không chuyển động nhiệt nữa, tức các phân tử ngưng “vận động”.. - ở đây luận văn này không đi sâu nhưng tóm lại các hiện tượng trên đều phụ thuộc vào động năng và động lượng của các phân tử chuyển động nhiệt.. - 3.2.Chuyển động nhiệt trong chất lỏng. - Lúc r = r0 thì thế năng cực tiểu, đối với vật rắn năng lượng chuyển động nhiệt bé hơn nhiều so với , vì vậy phân tử nằm ở vị trí cân bằng bền, chuyển động nhiệt chỉ làm các phân tử dao động quanh các vị trí đó.. - Với chất lỏng, năng lượng chuyển động nhiệt vào cở , có thể lớn hơn vượt qua hố thế năng và vì vậy các phân tử vừa dao động quanh vị trí cân bằng lại vừa có thể dịch chuyển trong cả khối chất lỏng.. - Đối với chất khí, năng lượng chuyển động nhiệt lớn hơn , vượt qua hố thế năng vì vậy các phân tử khí có thể dịch chuyển tự do trong cả khối khí.. - Hình 3.5.chuyển động của phân tử chất lỏng. - Chuyển động nhiệt trong chất rắn. - Các phân tử chất rắn tham gia một dạng chuyển động nhiệt là chuyển động dao động quanh vị trí cân bằng xác định( nếu không có lực tác dụng bên ngoài).. - Chuyển động nhiệt có xu hướng làm các hạt tách rời xa nhau, phá vở trật tự trong mạng tinh thể.. - Nhưng qua nghiên cứu Nhiệt động lực học đã giúp ta biết đước các hạt này chuyển động hỗn loạn không ngừng. - Và dạng vận động của nó là vận động chuyển động nhiệt.. - thì ta biết được dạng vận động của chúng chính là vận động chuyển động cơ tức là sự dời chổ ( mà ta đã nghiên cứu ở chương I). - Thật ra vật đứng yên bên ngoài nhưng bên trong cấu tạo của nó vẫn đang vận động, đó chính là chuyển động nhiệt của vô số các phân tử cấu thành vật. - Sự chuyển động nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ mà theo nguyên lý III thì không thể tồn tại độ không tuyệt đối nên càng khẳng định thêm nữa tính bất biến của sự vận động.. - Điện tích chuyển động: sẽ sinh một từ trường bao quanh nó và từ trường này có tác dụng là tác dụng lực lên một dòng điện đặt trong nó. - Nếu dòng điện gây ra từ trường thì chính hạt mang điện chuyển động cũng tạo ra xung quanh nó một từ trường.. - Người ta đã chứng minh được cảm ứng từ do một hạt chuyển động gây ra. - Cũng từ kết luận này nếu hạt không chuyển động (tức ) thì sẽ không sinh ra từ trường (tức cảm ứng từ = 0 ) lúc đó hạt chỉ sinh ra điện trường tĩnh mà ta đã nghiên cứu ở phần trước. - Điện trường biến đổi sinh ra từ trường, ngược lại từ trường biến đổi lại sinh ra Điện trường, quy chung lại nguyên nhân sinh ra sự biến đổi đó là sự chuyển động hay đứng yên của các hạt điện tích (hay hạt mang điện). - Điện tích đứng yên sinh ra điện trường, còn điện tích chuyển động thì sinh ra từ trường. - Sự lan truyền sóng trong không gian là một dạng vận động đặc biệt khác hẳn so với các dạng chuyển động cơ thông thường mà ta nghiên cứu. - Vì K’ chuyển động dọc theo x nên y = y’, z = z’, tóm lại ta thu được công thức biến đổi Lorentz sau:. - Hay nói khác hơn, khi vật chuyển động kích thước của nó bị co ngắn lại theo phương chuyển động.. - Tức đồng hồ trong hệ chuyển động chạy chậm hơn đồng hồ đứng yên.. - Theo thuyết tương đối khối lượng của một vật chuyển động bị thay đổi tùy thuộc vào vận tốc (tức khối lượng mang tính tương đối) thể hiện qua công thức sau: Trong đó m : là khối lượng của chất điểm đó trong hệ mà nó chuyển động với vận tốc v được gọi là khối lượng tương đối . - nó tăng khi vật chuyển động