Bài giảng vật lý 2 chương 1 GV lăng đức sỹ

 Cơ học cổ điển dựa trên cơ sở các định luật Newton, được xây dựng bởi các nhà vật lý như Galileo Galilei, Isaac Newton, … và các nhà toán học như William Rowan Hamilton, Joseph Louis L

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 2

Cơ học cổ điển

 Cơ học là ngành khoa học nghiên cứu chuyển động

của vật chất trong không gian và tương tác giữa chúng

 Cơ học cổ điển dựa trên cơ sở các định luật Newton,

được xây dựng bởi các nhà vật lý như Galileo Galilei, Isaac Newton, … và các nhà toán học như William Rowan Hamilton, Joseph Louis Lagrange, …

 Cơ học cổ điển sử dụng những quan niệm về không

gian, thời gian và nguyên lý tương đối của Galileo

Nguyên lý tương đối Galileo

 Cơ học cổ điển coi không gian, thời gian là bất biến,

khối lượng của một vật là bất biến

 Cơ học cổ điển dựa theo nguyên lý tương đối Galileo,

chỉ ra rằng: Mọi định luật của cơ học đều có dạng như nhau trong các hệ quy chiếu quán tính

Phép biến đổi Galileo

 Xét một hệ quy chiếu O đứng yên, một hệ quy chiếu O’

chuyển động thẳng đều dọc theo trục Ox của hệ O, thời điểm ban đầu O’ trùng O Ta có:

z z'

t t'

  

 



 



 



Thí nghiệm Michelson – Morley

 Cùng với sự phát triển của vật lý cổ điển, mô hình

Ether (hay thuyết Ether) đã được sử dụng cho đến cuối thế kỷ XIX

 Năm 1887, Michelson và Morley đã tiến hành thí

nghiệm để tìm kiếm sự tồn tại của ether, thí nghiệm sử dụng giao thoa kế Michelson và thực hiện vào nhiều thời điểm trong vòng một năm Kết quả là không tồn tại mô hình ether, và điều đặc biệt hơn: vận tốc ánh sáng trong chân không có giá trị như nhau đối với mọi

hệ quy chiếu quán tính

Giới hạn của cơ học cổ điển

 Ánh sáng không tuân theo cơ học cổ điển, không phù

hợp với phép biến đổi Galileo và công thức cộng vận tốc trong cơ học cổ điển

 Không chỉ đối với ánh sáng mà cả những vật chuyển

động với vận tốc lớn (có thể so sánh với vận tốc ánh sáng) cơ học cổ điển đều cho kết quả không phù hợp

 Như vậy, cơ học cổ điển chỉ áp dụng được với những

chuyển động có vận tốc nhỏ so với vận tốc ánh sáng

Thuyết tương đối hẹp của Einstein

 Tiên đề 1 (nguyên lý tương đối Einstein): Các định luật

của vật lý có cùng dạng toán học trong mọi hệ quy chiếu quán tính

 Tiên đề 2 (nguyên lý về tính bất biến của tốc độ ánh

sáng): Tốc độ ánh sáng trong chân không là như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính

Năm 1905, Einstein đề xuất quan niệm mới về không gian và thời gian trong một lý thuyết mà chúng ta gọi là thuyết tương đối hẹp Nó được xây dựng trên cơ sở hai tiên đề:

Phép biến đổi Lorentz

x

O’

x' y'

z' O

y

z

Phép biến đổi Lorentz

2

2

2

x'

v 1

c

v

c

t '

v 1

c



  



 



 



 



 

   



2

2

2

x' vt ' x

v 1

c

v

c t

v 1

c

  



  



 



 



 



 

   



Tính đồng thời, quan hệ nhân quả

 2 2  2

2

v

c

t '

v 1

c

 

 

  

 

Tính tương đối của khoảng không gian

' '

0  x2  x1  x2  x1

2

0

v 1

c

 

   

 

Tính tương đối của vận tốc

' x x

x 2

2

y '

y

x 2

2

z '

z

u

v

c

v

c

v

c

v

c u











  









 



  

 





u

'



u'

Khối lượng tương đối tính

0

2

m m

v 1

c



 

  

 

 Theo thuyết tương đối hẹp, khối lượng của một vật

phụ thuộc vào chuyển động của nó

 Khi vật đứng yên ta có khối lượng nghỉ:

0

m  m

Phương trình cơ bản

của động lực học chất điểm

 

0

2

m v

p mv

v 1

c

 

  

 

Năng lượng tương đối tính

2

 Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho mức độ vận

động của vật chất Theo thuyết tương đối hẹp của Einstein năng lượng còn là một thước đo khác của vật chất:

 Khi vật đứng yên thì ta có năng lượng nghỉ:

2

Động năng tương đối tính

  2 2

1

E E E m m c m c 1

v 1

c



 Động năng của vật theo thuyết tương đối hẹp của

Einstein được xác định:

Mối liên hệ giữa

năng lượng và động lượng

2 2 4 2 2

0

E  m c  p c

Thuyết tương đối hẹp

 Thuyết tương đối hẹp của Einstein cho chúng ta

những quan niệm mới về không gian và thời gian, về khối lượng và năng lượng, …

 Nó chính là phần cơ học áp dụng cho những chuyển

động với tốc độ lớn (có thể so sánh với tốc độ ánh sáng) áp dụng cho các hệ quy chiếu quán tính (Cơ học tương đối tính)

 Sau này Einstein mở rộng lý thuyết này cho những hệ

quy chiếu phi quán tính và trường hấp dẫn, phần này