TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA SƯ PHẠM
N
N
g
g
ư
ư
ờ
ờ
i
it
t
h
h
ự
ự
c
c
C
CD
D
U
U
Y
Y
Ệ
Ệ
T
TM
M
S
S
S
S
V
V:
:G
G
i
i
á
á
o
ov
v
i
i
ê
ê
n
nh
h
ư
ư
ớ
ớ
n
n
T
T
I
I
Ế
Ế
N
ND
D
Ũ
Ũ
N
N
G
G A
A
N
NG
G
LỜI CẢM ƠN
Trước hết cho tôi gởi lời cảm ơn chân thành tới BGH trường Đại học
An Giang, phòng Hợp tác Quốc tế, Hội đồng khoa học trường Đại học An
Giang, khoa Sư Phạm đã tạo cơ hội cho tôi tham gia nghiên cứu khoa học.
Đồng thời cũng xin gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới thầy Vũ Tiến Dũng, đã
giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này. Cuối cùng xin cảm ơn tất cả bạn bè, người
thân đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Hy
vọng đề tài sẽ giúp ích được phần nào trên con đường tự học, tự rèn luyện
của bạn đọc. Xin chân thành cảm ơn.
Trần Quốc Duyệt
MỤC LỤC
Phần I : Phần Mở Đầu
1. Lý do chọn đề tài ………………………………………………….Trang 1
2. Mục đích nghiên cứu……………………………………………... Trang 1
3. Đối tượng nghiên cứu…………………………………………….. Trang 1
4. Phạm vi nghiên cứu………………………………………………. Trang 1
5. Nhiệm vụ nghiên cứu…………………………………………….. Trang 2
6. Phương pháp nghiên cứu…………………………………………. Trang 2
7. Giả thuyết khoa học………………………………………………. Trang 2
8. Thời gian nghiên cứu……………………………………………... Trang 2
Phần II : Nội Dung Nghiên Cứu
Chương IV : Cân bằng của vật rắn
I. Cơ sở lý thuyết…………………………………………………….. Trang 40
II. Hệ thống các bài tập định tính về cân bằng của vật rắn………….. Trang 40
1. Điều kiện cân bằng của vật rắn……………………………….. Trang 40
2. Các dạng cân bằng……………………………………………. Trang 42
3. Mức vững vàng của cân bằng………………………………... Trang 45
III. Ý nghĩa của việc xác định bản chất vật lí trong các bài tập định
tính về cân bằngcủa vật rắn………………………………………… Trang 46
Phần III : Kết Luận
I. Kết luận…………………………………………………………... Trang 48
1. Bản chất vật lí trong các bài tập định tính……………………. Trang 48
2. Con đường để đi đến bản chất vật lí trong các bài tập
định tính……………………………………………………………... Trang 48
3. Tác dụng của việc tìm hiểu bản chất vật lí trong các bài tập
định tính……………………………………………………………... Trang 49
II. Đề xuất sư phạm..………………………………………………… Trang 51
1. Sử dụng các bài tập định tính để tiến hành xêmina học tập.…. Trang 51
2. Sử dụng các bài tập định tính để xây dựng các tình huống
có vấn đề………………………………………………………… Trang 52
3. Sử dụng các bài tập định tính để củng cố và phát triển phương
pháp tự học………………………………………………………. Trang 52
4. Sưu tầm, phân loại và nghiên cứu các bài tập định tính để
xây dựng kho tư liệu giảng dạy…………………………………. Trang 53
5. Phát triển đề tài……………………………………………….. Trang 53
Tài liệu tham khảo
……………………………………………….….Trang 54
LỜI NÓI ĐẦU
nhau : “câu hỏi thực hành, câu hỏi để lĩnh hội, bài tập logic, bài tập miệng,
câu hỏi định tính, câu hỏi kiểm tra,…” Sự đa dạng trong cách gọi chứng tỏ
loại bài tập này có những ưu điểm về phương pháp ở nhiều mặt, bởi vì m
ỗi
một tên gọi đều phản ánh một khía cạnh nào đó của ưu điểm.
Thuật ngữ “ bài tập định tính “ cũng chưa hoàn toàn chính xác bởi vì
một đặc trưng định tính của hiện tượng được xác định nhờ những quan hệ
định lượng thích ứng. Đặc điểm của bài tập định tính là nhấn mạnh về mặt
định tính của các hiện tượng đang kh
ảo sát. Chúng tạo điều kiện cho học
sinh đào sâu và củng cố các kiến thức, phân tích hiện tượng, làm phát triển ở
học sinh tư duy logic, khả năng phán đoán, mơ ước sáng tạo, kỹ năng vận
dụng những kiến thức lý thuyết để giải thích các hiện tượng trong tự nhiên,
trong đời sống, trong kĩ thuật. Mở rộng tầm mắt kĩ thuật của học sinh, chuẩ
n
bị một bước để đi vào hoạt động thực tế sau khi tốt nghiệp.
Đối với giáo viên, nếu biết vận dụng khéo léo các bài tập định tính thì
sẽ nâng cao được hứng thú của học sinh khi học vật lí và giúp học sinh phát
huy được tính tích cực tiếp thu tài liệu khi lên lớp. Vì thế, tôi đã chọn đề tài :
“Bản chất vật lí trong các bài tập định tính”. Nội dung của đề tài được
chia làm bốn chương, mỗi chương đều được trình bày theo một cấu trúc
chung:
Cơ sở lí thuyết.
Hệ thống các bài tập định tính.
Ý nghĩa của việc xác định bản chất vật lí trong các bài tập
định tính.
Lần đầu tiên tham gia nghiên cứu chắc hẳn không tránh khỏi những
i
ệ
ệ
n
n Trần Quốc Duyệt
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính TRẦN QUỐC DUYỆT
PHẦN I : MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Bản chất của quá trình học vật lý là nghiên cứu các sự vật, hiện
tượng xảy ra trong tự nhiên. Tìm ra quy luật của sự tồn tại và vận động của
chúng trong tự nhiên để tác động vào các sự vật, hiện tượng đó theo ý muốn
của con người.
Các lý thuyết, các đối tượng nghiên cứu được trình bày ở phổ thông
và vật lý đại cương đều có dạng tổng quát và còn mang đậm tính lí t
ưởng
hoá, đã tách khỏi các mối quan hệ ràng buộc, qui định lẫn nhau. Chính vì vậy
từ việc học lí thuyết đến việc vận dụng để giải quyết các nhiệm vụ đặt ra là cả
một vấn đề nan giải đối với người học vật lí. Và đó cũng chính là điều mà
nhiều SV-HS đang bâng khuâng suy nghĩ.
Các sự vật, hiện tượng vật lí là muôn màu, muôn vẻ với nhiều
điều bất
ngờ thú vị. Được học vật lí trong sự thú vị và sống động của các sự vật, hiện
tượng có lẽ là cách học tốt nhất để nắm vững bản chất vật lí.
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:
VII. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC:
Người học cần phải xây dựng một hệ thống các điểm tựa của
tư duy dựa trên những bản chất cốt lõi của vấn đề
để giải quyết
các nhiệm vụ thực tiễn đặt ra trong việc học vật lí nói chung và
cơ học nói riêng.
VIII. THỜI GIAN NGIÊN CỨU: Từ 01/04/2004 đến 30/06/2004.
Trang 2
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính TRẦN QUỐC DUYỆT
PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG I : ĐỘNG HỌC
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT :
Động học nghiên cứu hình học của chuyển động. Đó là sự mô tả toán
học chuyển động của các vật mà không phân tích nguyên nhân gây ra các
chuyển động đó. Nói cách khác, sẽ không có sự giải thích tại sao chuyển
động đang khảo sát lại diễn ra như hế này mà không như thế khác. Đồng
thời, trong động học ta sẽ thiết lập các hệ thức toán học giữa các đại lượng
đặc trưng cho chuyển động như độ dời, đường đi, vận tốc, gia tốc và thời
gian chuyển động.
Để miêu tả chuyển động của vật, tức là sự chuyển dịch của nó trong
0
r
0
v
Trong động học, gia tốc được xem là đã cho nhưng thực tế gia tốc
được tìm bằng thực nghiệm hoặc bằng tính toán dựa trên các định luật của
động lực học khi biết các lực xác định đặc tính của chuyển động. Phương
trình (1) mô tả chuyển động của chất điể
m trong một hệ qui chiếu quán tính,
nếu như không có lực nào tác dụng lên vật (hoặc tất cả các lực tác dụng lên
vật cân bằng nhau), còn phương trình (2) cho các lực tác dụng là không đổi.
Trong trường hợp thứ hai, vật chuyển động trong một trường lực đồng nhất
không thay đổi theo thời gian. Chẳng hạn, đối với những vật ở độ cao rất nhỏ
so với bán kính Trái Đất thì trường lực hấp dẫ
n của Trái Đất tác dụng lên các
Trang 3
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính TRẦN QUỐC DUYỆT
vật là đồng nhất và không thay đổi theo thời gian. Chuyển động của vật ở
gần mặt đất được mô tả bởi phương trình (2) nếu bỏ qua sức cản không khí.
Như vậy, hàm
)(tr
r
chứa đựng thông tin đầy đủ về động học chuyển
động của vật, tức là chỉ cần sử dụng hàm
)(tr
r
ta có thể trả lời mọi câu hỏi
trong các bài tập về động học. Chẳng hạn, sự phụ thuộc của vận tốc tức thời
của chất điểm vào thời gian, ta có thể dễ dàng rút ra từ phương trình (2)
đổi chuyển động trên một quĩ đạo cong bất kì. Chỉ có điều bây giờ r là bán
kính cong của quĩ đạo ở điểm đang xét. Lúc này gia tốc sẽ hướng vè tâm
cong, tức là vuông góc với vectơ vận tốc, còn vận tốc thì tiếp tuyến vớ
i quĩ
đạo. Nếu vận tốc không phải hằng số mà là một hàm biến đổi theo thời gian
thì ngoài thành phần pháp tuyến
)(tv
r
n
a
r
hướng về tâm, gia tốc
a
r
còn có
thêm thành phần
tiếp tuyến với quĩ đạo, có hướng theo vận tốc nếu độ lớn
vận tốc tăng hoặc ngược hướng với vận tốc nếu độ lớn vận tốc giảm.
t
a
r
Việc giải các bài toán động học quy về việc sử dụng các phương trình
nói trên trong những điều kiện cụ thể được cho trong bài toán. Sẽ là sai lầm
nếu nghĩ rằng có m
ột “phương pháp chung“ để giải quyết mọi vấn đề, bởi lẽ
đơn giản là không tồn tại một phương pháp như thế. Mà trái lại, các hiện
tượng vật lí thì muôn màu muôn vẻ. Với các cách tiếp cận khác nhau trong
từng trường hợp cụ thể sẽ bộc lộ lên bản chất vật lí ở từng khía cạnh của
vấn đề.
II. HỆ THỐNG CÁC BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH PHẦN ĐỘNG HỌC :
(II)
(III)
V
t
O
Hình 1. 1
Đồ thị I là đường thẳng song song trục Ot cho biết
constv =
r
. Đồ thị
II là đường thẳng hợp trục Ov một góc nhọn và hướng theo chiều dương cho
biết chuyển động là nhanh dần đều. Đồ thị III song song trục Ov cho biết tại
một thời điểm vật có thể đạt mọi giá trị của vận tốc nên đây là một chuyển
động không có thực.
b) Hai chất điểm chuyển động thẳng đều có vận tốc
. Hỏi đồ
thị vận tốc trong hệ toạ độ (Ov,t), đồ thị toạ độ trong hệ toạ độ (Ox,t) khác
nhau ở điểm nào?
21
vv >
Trang 5
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính TRẦN QUỐC DUYỆT
Hai chất điểm chuyển động thẳng đều , chọn x=0 thì
2
S
1
S
1
v
2
v
1
S
II
I
V
X 2
St
c) Trên hình 1. 2 biểu diễn sự biến thiên đường đi của ba vật theo thời
gian. Các vật ấy chuyển động như thế nào?
II
III
I
2
S∆
1
S∆
C
B
A
O
V t
t∆
Hình 1.3
Một chuyển động nhanh dần đều được mô tả bằng đồ thị 1. 3 và sử
dụng ý nghĩa đồ thị của vận tốc : Quãng đường vật đi được trong những
khoảng thời gian liên tiếp bằng nhau là
321
S,S,S ∆∆∆
được biểu diễn bằng
diện tích các hình thang tương ứng.
Ta có:
2
.
1
=∆
2
5
2
3
do tỉ lệ đồng dạng
32
CCBB
AA
′
=
′
=
′
nên :
531
321
::S:S:S =∆∆∆
.
Căn cứ đặc điểm hình dạng của đồ thị có thể rút ra được qui luật
của chuyển động và số chiều không gian tồn tại chuyển động qua hệ trục tọa
độ của đồ thị. Có những thông tin được khai thác từ đồ thị căn cứ vào hình
dạng của đồ thị, điểm xuất phát, giao điểm, diện tích, hệ trục tọa
độ,. . . Tuỳ
thuộc yêu cầu của vấn đề đặt ra cần giải quyết mà ta có sự lựa chọn thông
tin cho phù hợp để giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng, rõ ràng.
1. 3. Thí nghiệm khảo sát gia tốc của một viên bi lăn trên máng
nghiêng:
2
=1/4 lần độ dài máng
nghiêng.
{
quyết định trạng thái của chuyển động. Chuyển động với gia
tốc
bao hàm cả các chuyển động thẳng đều Î quy luật biến đổi của gia
tốc xác định quy luật thay đổi của chuyển động. Khi a=0:chuyển động thẳng
đều,
=
a
r
a
r
a
r
const : chuyển động biến đổi đều, consta ≠
r
:chuyển động biến đổi
theo qui luật biến đổi của
a
r
.
b)Đánh dấu các vị trí a/2, a/4 tính từ đỉnh máng. Nếu thả hai viên bi
cho lăn cùng lúc từ hai vị trí này thì chúng sẽ lăn xuống dưới mỗi lúc một rời
xa nhau hơn hay mỗi lúc một lại gần nhau hơn?
Tính chất cơ bản của chuyển động hay ma sát trên mặt phẳng
nghiêng là a chỉ phụ thuộc vào độ dốc của mặt phẳng nghiêng. Với những
vật được thả từ mặt phẳng nghiêng v
ới độ dốc như nhau thì gia tốc của
,vv
rr
và
, .
21
,xx
21
, yy
2. 2. Giọt mưa rơi:
Khi ngồi trên tàu, xe ta thấy các giọt mưa rơi xiên và đập vào mặt
ta. Hay ngồi trong ôtô có cửa kính thì ta thấy các giọt mưa rơi xiên đập vào
cửa kính theo những đường cong kể cả khi trời lặng gió. Lẽ ra khi lặng gió
các giọt mưa phải rơi theo đường thẳng đứng, vậy tại sao lại có hiện tượng
vô lí trên?
Thực ra chẳng có gì là vô lí cả, mà do bạn đã so sánh chúng trong
hai hệ qui chiếu khác nhau nên mớ
i có sự lẫn lộn đó. Trong hệ qui chiếu gắn
với mặt đất thì các giọt mưa là rơi thẳng đứng khi trời lặng gió. Còn trong hệ
qui chiếu của những người quan sát thấy hiện tượng giọt mưa rơi xiên là hệ
qui chiếu gắn liền với xe đang chuyển động với vận tốc
theo phương
ngang. Do đó, hệ này sẽ chuyển động với vận tốc -
v
r
v
r
so với hệ gắn mặt đất.
Vì vậy trong hệ này, vận tốc của giọt mưa là sự tổng hợp của vận tốc hai
chuyển động : chuyển động thẳng đứng với vận tốc
tăng dần theo thời
theo hai phương vuông góc và cùng hướng về điểm giao nhau O. Tìm
khoảng cách ngắn nhất giữa hai chất điểm ?
Trang 9
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính TRẦN QUỐC DUYỆT
Nếu hai chất điểm gặp nhau tại O thì khoảng cách ngắn nhất giữa
hai chất điểm là 0. Nếu hai chất điểm không gặp nhau trong quá trình chuyển
động thì khoảng cách ngắn nhất giữa hai chất điểm là đoạn thẳng hạ từ điểm
đặt vật thứ nhất vuông góc xuống đường thẳng chứa giá của vectơ vận tốc
tương đối của v
ật thứ hai so với vật thứ nhất. (
21
v
r
).
Xét trong hệ qui chiếu gắn với vật thứ nhất thì vận tốc tổng hợp của
vật thứ hai là :
.vvv
1221
rrr
−=
Căn cứ vào hình 1. 4 khoảng cách ngắn nhất
giữa hai chất điểm là đoạn AH.
21
v
r
2
v
r
C
X
Y
2
v
r
1
v
r
21
v
r
Hình 1. 5
Trang 10
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính TRẦN QUỐC DUYỆT
Trên hình 1. 5,
21
v
r
là vận tốc của chất điểm thứ hai trong hệ qui
chiếu gắn với chất điểm thứ nhất đứng yên.
21
3. 1> Bài toán vượt sông :
Một con sông có hai bờ song song nhau và cách nhau một khoảng l.
Vận tốc dòng chảy trên toàn bộ mặt sông giả sử là như nhau và bằng
u
r
. Tìm
vận tốc tối thiểu
min
v
r
của thuyền đối với nước để từ điểm A thuyền tới được
điểm B ở bờ bên kia, nằm phía dưới A theo dòng chảy một khoảng bằng S ?
Khoảng cách tối thiểu
phải bằng bao nhiêu nếu như độ lớn vận tốc của
thuyền đối với nước bằng v không đổi?
min
S
Để trả lời câu hỏi đó trước hết ta phải hình dung chuyển động của
thuyền được xét trong hệ qui chiếu nào và nó chuyển động như thế nào? Vì
thuyền cần phải tới bờ bên kia nên để đơn giản ta xét hệ qui chiếu gắn với
bờ sông là hệ qui chi
ếu quán tính đứng yên. Lúc này, chuyển động của
thuyền đối với bờ là sự tổng hợp chuyển động của thuyền đối với nước và
của nước đối với bờ (hay vận tốc dòng chảy) :
vuV
rr
r
+=
với u,v có giá trị
không đổi trong suốt quá trình chuyển động.
v
min
+
=S B
Như vậy để trả lời câu hỏi thứ nhất ta cần phải sử dụng qui tắc cộng
vận tốc cho chuyển động của thuyền đối với bờ. Trong đó,
có độ lớn và
hướng không đổi,
u
r
V
r
có hướng xác định từ điều kiện thuyền phải đến bờ bên
kia đúng điểm B, khi đó
v
r
có độ lớn không đổi nhưng để giá trị của
v
r
cực
r
v
r
nằm trên đường tròn bán kính v có tâm là ngọn của
u
r
.
A
l
V
r
min
v
r
u
r
Hình 1. 6 : Biểu diễn
v
min
r
của thuyền đối với nước.
min
S
V
r
l
v
r
u
−
=
, với
vu <
.
3. 2. > Đón đầu xe buýt : Một người ở giữa cánh đồng, cách xa lộ
một đoạn l. Người đó nhìn thấy được một xe buýt đang từ bên phải chạy tới.
Hỏi người đó phải chạy theo hướng nào để đón đầu được xe buýt ? Biết vận
tốc của xe và người lần lượt là u, v không đổi.
Ta nhận thấy rằng khi
thì người đó có thể chạy đón đầu xe buýt
một khoảng tuỳ ý, vì vậy ta chỉ xét khi
v
uv >
u<
. d B
u
r
l
∆
l
l
α
V uvuv
r
rrrr
−=
′
+=
.
Trang 13
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính TRẦN QUỐC DUYỆT
Trang 14
Bây giờ ta nhận xét thấy rằng bài toán này là tương đương với bài
toán vượt sông. Vì trong hệ qui chiếu đang xét xe buýt đứng yên nên yêu cầu
đón đầu xe buýt trên xa lộ một khoảng lớn nhất khả dĩ tương đương với yêu
cầu khoảng trôi nhỏ nhất khi thuyền tới bờ bên kia. Bởi vậy hướng cần phải
tìm của
r
được xác định như trong bài toán trước.
v
C D B
v
r
V
r
uu
rr
−=
′
min
22
−
=≥
Qua bài toán ta thấy việc chọn lựa hệ qui chiếu khéo léo sẽ làm cho
bài toán trở nên đơn giản và dễ dàng giải quyết các vấn đề đặt ra.
3. 3> Chuyển động song phẳng :
Tìm bán kính cong của đường xiclôit ở điểm cao nhất trên cung của
nó, tức tại điểm A trên hình 1. 10.
r
A
Hình 1. 10: Biểu diễn đường cong Xiclôit
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính TRẦN QUỐC DUYỆT
Tìm bán kính cong của một đường cong đã cho, tất nhiên là một bài
toán hình học. Để giải quyết bài toán này chỉ cần biết phương trình của
đường cong. Bởi vậy, thoạt nhìn bạn có thể chưa rõ câu hỏi đặt ra có liên
quan gì đến Vật lý. Tuy nhiên, đôi khi những bài toán như thế lại có thể giải
được một cách dễ dàng nhờ vào sử dụng một số công thức vật lý ở phần
động học về bán kính cong. Ý tưở
ng cơ bản ở đây là hình dung đường cong
đang xét như quỹ đạo của một chất điểm đủ đơn giản nào nó, chẳng hạn như
vòng xe lăn, cái bánh xe bò,. . . . và nghiên cứu chuyển động đó bằng các
phương pháp của Động học.
rv
ω=
. Ta biết rằng trong tất cả các hệ
qui chiếu quán tính, chất điểm đều có cùng một gia tốc, bởi vậy ta có thể tìm
nó trong một hệ qui chiếu quán tính bất kì. Rõ ràng là gia tốc của một chất
điểm trên vành bánh xe chuyển động đều chỉ liên quan tới chuyển động quay
của nó quanh trục, hướng theo một bán kính tới tâm xe và được xác định bởi
biểu thức :
)(
r
v
a 1
2
=
.
Trang 15
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính TRẦN QUỐC DUYỆT
Tại điểm cao nhất của đường xiclôit, vận tốc hướng theo phương tiếp
tuyến với quỹ đạo (tức theo phương ngang), còn gia tốc thì hướng về tâm
cong của quỹ đạo (tức hướng xuống dưới và vuông góc với vận tốc) có giá trị
:
)2(
2
R
V
a = với R là bán kính cong của đường xiclôit tại điểm cao nhất. Vận
tốc của một chất điểm bất kì trên vành bánh xe lăn bằng tổng vectơ vận tốc
của chuyển động tịnh tiến của bánh xe với vectơ vận tốc dài của chuyển
động quanh trục bánh xe. Khi xe lăn không trượt thì các vận tốc này có độ
α
) và độ lớn ( ) của nó. Trong hệ qui chiếu gắn với mặt
đất, bỏ qua sức cản của không khí, quả bóng rổ chuyển động như một vật rơi
tự do không vận tốc đầu với gia tốc
0
v
g
r
, còn quả bóng tennis thì chuyển động
như một vật ném xiên một góc
α
so với phương nằm ngang và chịu tác
dụng của trọng trường nên quĩ đạo là một đường cong parabol. Trang 16
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính TRẦN QUỐC DUYỆT
α
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
−=−
=−=
gttvhH
tvHl
gt
h
α
α
Hệ (1) có bốn ẩn :
,
0
v
α
,t và H. Bởi vậy có thể nghĩ sai rằng bài toán
không có nghiệm duy nhất nhưng thực ra từ hai phương trình đầu của hệ (1)
ta có :
g/ht 2=
và
t.sinvH
α=
0
nên tìm được :
).(
Hl
Phương trình (3) là biểu thức xác định độ lớn vận tốc ban đầu của quả
bóng tennis.
Nhưng để cho bài toán trở nên đơn giản, khỏi phải giải qua nhiều
phương trình như trên thì ta vận dụng tính tương đối của chuyển động trong
các hệ qui chiếu khác nhau. Xét hệ qui chiếu gắn với quả bóng rổ, tức hệ qui
chiếu rơi tự do với gia tốc
g
r
so với hệ qui chiếu gắn với mặt đất. Trong hệ
qui chiếu này quả bóng rổ đứng yên, còn quả bóng tennis thì chuyển động
thẳng đều. Để chạm vào quả bóng rổ thì quả bóng tennis phải chuyển động
theo hướng từ điểm ném đến rổ và sau thời gian :
0
v
l
t
=
thì hai quả bóng
chạm nhau. Trong hệ qui chiếu gắn với mặt đất, sau thời gian
0
v
l
t
=
quả
bóng rổ đi được quãng đường là h :
)(
h
g
lv)
của chuyển động giúp ta có một " cái nhìn " logic về các hiện tượng, dự đoán
được nhiều điều thú vị trong tự nhiên, thiết lập được các ph
ương án tối ưu
trong việc chế tạo và sử dụng máy móc phục vụ đời sống.
Việc nắm được tính tương đối của chuyển động sẽ giúp ta giải thích
được nhiều hiện tượng trong cuộc sống như quỹ đạo chuyển động của vật
trong hệ qui chiếu quán tính sẽ khác với quỹ đạo trong hệ qui chiếu không
quán tính ; toạ độ trong không gian ; vận tốc của vậ
t trong các hệ khác nhau
cũng khác nhau,… hay để so sánh vận tốc của vật này so với vật khác mà
Trang 18
Bản chất Vật lý trong các bài tập định tính TRẦN QUỐC DUYỆT
giải thích các hiện tượng thường gặp trong cuộc sống. Chẳng hạn, hai xe
chuyển động cùng vận tốc thì người ngồi trên xe này thấy người ngồi trên xe
kia như không chuyển động, còn nhìn thấy cảnh vật phía sau thì như đang
chạy giật lùi, mà cảnh vật phía trước thì như đâm sầm vào người. Ngoài ra,
người ta còn vận dụng tính tương đối của chuyển động để thiết kế các bộ
phậ
n máy móc vận hành ăn khớp với nhau trong quá trình hoạt động.
Trong thực tế các vật không đơn thuần chỉ tồn tại duy nhất một chuyển
động cụ thể mà là sự tổng hợp nhiều chuyển động. Do đó, việc nắm được
tổng hợp chuyển động của các vật sẽ giúp ta nắm được chính xác hơn
chuyển động của vật trong các hệ thống khác nhau.
Bản chất v
ật lí của động học chất điểm là sự thay đổi trạng thái của
chất điểm trong không gian theo thời gian cho ta xác định được qui luật biến
đổi của chuyển động khi biết trước các điều kiện ban đầu, mà chẳng cần
quan tâm đến nguyên nhân làm biến đổi của chuyển động.
Các bài toán động học nghiên cứu về hình học của chuyển động nên