Lý thuyết >> Cơ học >> Động học chất điểm >> Chuyển động cơ

I. Chuyển động cơ chất điểm

1. Chuyển động cơ

Chuyển động cơ của một vật (gọi tắt là chuyển động) là sự thay đổi vị trí của vật đó so với các vật khác theo thời gian.

2. Chất điểm

Một ô tô tải dài 4 mét đang chạy trên đường Hà nội - Hải phòng, dài 105km. Nếu phải chỉ vị trí của ô tô trên đường đi trong một bản đồ thì ta chỉ có thể vẽ được bằng 1 chấm (1 điểm). Đó là vì chiều cao của ô tô chưa bằng 4 phần 10 và chiều cao dài con đường. Ô tô được coi là một chất điểm trên đường Hà nội- Hải phòng.

Một vật chuyển động được coi là một chất điểm nếu kích thước của nó rất nhỏ so với độ dài đường đi (hoặc so với những khoảng cách mà ta đề cập đến).

Khi một vật được coi là chất điểm thì khối lượng của vật coi như tập chung tại chất điểm đó.

Các vật mà ta nói đến trong chương trình này đều được coi là những chất điểm.

3. Quỹ đạo

Tập hợp tất cả các vị trí của một chất điểm chuyển động tạo ra một đường nhất định. Đường đó được gọi là quỹ đạo của chuyển động.

II. Cách xác định vị trí của vật trong không gian

1. Vật làm mốc và thước đo

Cột cây số trên hình 1.1 cho ta biết đang cách Phủ Lý 49km. Ta đã lấy cột cây số ở Phủ Lý là vật làm mốc. Khoảng cách từ cột cây số đến vật làm mốc đã được đo trước. Vật làm mốc được coi là đứng yên.

Vậy, nếu đã biết đường đi (quỹ đạo) của vật ta chỉ cần chọn một vật làm mốc và một chiều dương trên đường đó là có thể xác định được chính xác vị trí của vật bằng cách dùng một cái thước đo chiều dài đoạn đường từ vật làm mốc đến vật.

2. Hệ tọa độ

Muốn chỉ rõ cho người thợ biết chính xác một điểm M cần khoan trên tường để đóng đinh, cần nói rõ điểm đó nằm trên mặt tường nào, cách mép sàn và mép tường bên trái bao nhiêu mét. Hai đường Ox ở mép sàn và Oy ở mép tường bên trái vuông góc với nhau tạo thành một hệ trục tọa độ vuông góc ( gọi tắt là hệ tọa độ) trên mặt tường. Điểm O là gốc tọa độ.

Muốn xác định vị trí của điểm M ta làm như sau:

- Chọn chiều dương trên các trục Ox, Oy

- Chiếu vuông góc điểm M xuống hai trục tọa độ Ox và Oy, ta được các đỉêm H và I.

Vị trí điểm M trên mặt tường sẽ được xác định bằng hai tọa độ là x=OH và y=OI. Hai tọa độ này là hai đại lượng đại số.

Để xác định x và y ta phải dùng một cái thước. Tuy nhiên, có thể dùng thước để chia độ sẵn trên hai trục Ox và Oy và quan niệm hệ tọa độ là hai trục đã được chia độ.

III. Cách xác định thời gian trong chuyển động

1. Mốc thời gian và đồng hồ

Để mô tả chuyển động của một vật ta phải biết tọa độ của vạt đó ở những thời điểm khác nhau. Muốn thế thì phải chỉ rõ mốc thời gian (hoặc gốc thời gian), tức là thời điểm mà ta bắt đầu đo thời gian và phải đo khoảng thời gian trôi đi kể từ mốc thời gian bằng một chiếc đồng hồ.

2. Thời điểm và thời gian

Bằng giờ tàu cho ta biết thời điểm mà đoàn tàu có mặt ở các ga. Nếu bỏ qua thời gian tàu đỗ lại ở các ga thì ta có thể tính được khoảng thời gian tàu chạy từ ga nọ đến ga kia. Nếu lấy mốc thời gian là thời điểm vật bắt đầu chuyển động (thời điểm 0) thì số chỉ của thời điểm sẽ trùng với số đo khoảng thời gian đã trôi qua kể từ mốc thời gian.

IV. Hệ quy chiếu

Một hệ quy chiếu gồm

- Một vật làm mốc, một hệ tọa độ gắn với vật làm mốc
- Một mốc thời gian và một đồng hồ.

Trong nhiều bài toán cơ học, nhiều khi nói về hệ quy chiếu người ta chỉ đề cập đến hệ tọa độ, vật làm mốc và mốc thời gian mà không cần nói đến đồng hồ.