Năng lượng & động lượng của hệ quay

Học xong unit này bạn làm được gì

• Tính và xếp hạng $K_{\text{quay}}=\frac12I\omega^2$ từ các giá trị hoặc tỉ số đã cho, dùng $I$ ứng với đúng trục, bình phương đúng $\omega$ và ghi đơn vị joule.
• So sánh các trạng thái quay và giải thích bằng công thức rằng $K_{\text{quay}}$ phụ thuộc tuyến tính vào $I$, phụ thuộc bậc hai vào $|\omega|$, và không đổi khi đảo dấu $\omega$.
• Giải $|\omega|=\sqrt{2K_{\text{quay}}/I}$ từ động năng và mômen quán tính đã cho, đồng thời xác định rằng động năng một mình không cho biết dấu hay chiều quay.
• Biến đổi $\sum_i\frac12m_iv_i^2$ bằng $v_i=r_i|\omega|$ và $I=\sum_i m_ir_i^2$ để thu được $K_{\text{quay}}=\frac12I\omega^2$ cho hệ chất điểm quay quanh trục cố định.
• Tính tốc độ và động năng của từng chất điểm, cộng các động năng, rồi kiểm chứng tổng đó bằng $\frac12I\omega^2$ với $I$ được tính quanh cùng trục.
• Giải thích vì sao vật có động năng khi khối tâm đứng yên và vì sao các vận tốc đối hướng không làm động năng triệt tiêu, dựa trên các số hạng $\frac12m_iv_i^2$ không âm.
• Phân loại vật là chỉ tịnh tiến, chỉ quay quanh khối tâm hoặc vừa tịnh tiến vừa quay; tính từng thành phần và tổng bằng $K_{\text{toàn phần}}=\frac12MV_{\mathrm{cm}}^2+\frac12I_{\mathrm{cm}}\omega^2$.
• Xếp hạng động năng toàn phần bằng cả hai thành phần, hoặc kết luận dữ kiện chưa đủ khi chưa biết quan hệ cần thiết giữa $I_{\mathrm{cm}}$ và $|\omega|$, không tự áp đặt điều kiện lăn hay định luật bảo toàn.
• Giải thích quan hệ $dW=\tau\,d\theta$ từ chuyển dời tiếp tuyến và xác định dấu của công bằng dấu tương đối của mômen lực với độ dịch chuyển góc.
• Tính công của từng mômen lực không đổi và tổng công bằng cộng đại số hoặc dùng mômen lực tổng; từ dấu của tổng công, kết luận chiều truyền năng lượng ròng.

Lộ trình bài học

1. U06-T01Động năng quay của hệ cứngRotational Kinetic Energy
2. U06-T02Mômen lực và công trong hệ quayTorque and Work
3. U06-T03Mômen động lượng và xung mômen lựcAngular Momentum and Angular Impulse
4. U06-T04Bảo toàn mômen động lượngConservation of Angular Momentum
5. U06-T05Khi nào bánh xe lăn không trượt, và ma sát thay đổi chuyển động ra sao?Rolling
6. U06-T06Vệ tinh đổi tốc độ và năng lượng như thế nào trên quỹ đạo?Motion of Orbiting Satellites

Nội dung bài học mở cho học viên đã mua khoá hoặc học tại lớp (giáo viên mở theo tiến độ dạy).