Giải Vật Lý 10 Bài 14. Lực hướng tâm
CỈBT Vại h lú - CH chuyển động từ trạng thái nghỉ được. Bài 14. Lực HƯỚNG TÂM A. KIẾN THỨC CẦN NAM vững Lực hướng tâm Định nghĩa: Lực (hay hợp lực của các lực) tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm. Công thức: Gọi m là khôi lượng vật, V là vận tốc dài, co là tốc độ góc, r là bán kính quỹ đạo. Công thức lực hướng tâm là: „ ___ mv“ 2 Fht = maht = —- = mco r. r Chuyển động li tâm Xét một vật đặt tại điểm M trên mặt bàn nằm ngang, bàn quay quanh trục thẳng đứng đi qua 0 với vận tốc góc co như hình 14. Lực hướng tâm là lực ma sát nghi. Khi vận tốc góc bằng với lực quán tính mặt bàn. Khi vận tốc gốc Cử li còn nhỏ, lực ma sát nghỉ cân tâm, vật không bị trượt trên lớn, lực quán tính ỉi tâm lớn hơn lực ma. sát nghỉ cực đại làm vật trượt trên mặt bàn ra xa tâm quay, tức là làm cho vật chuyển động li tâm. Cừ Hình 14 B. TRẢ LỜI CÂU HỎI Cl. Lực nào đã gây ra gia tốc hướng tâm cho vật? Tại sao khi bàn quay nhanh đến một mức nào đó thì vật sẽ văng ra ngoài bàn? Trả lời Lực ma sát nghỉ gây ra gia tốc hướng tâm cho vật. Khi bàn quay nhanh tạo ra lực li tâm Flt = mco2r lớn hơn Frasn thì vật sẽ bị vãng ra khỏi bàn. GIẢI BÀI TẠP Một vật có khối lượng m = 20g đặt ở mép một chiếc bàn quay. Hỏi phải quay bàn với tần số vòng lớn nhất bằng bao nhiêu để vật không văng ra khỏi bàn? Cho biết mặt bàn hình tròn, bán kính Im. Lực ma sát nghỉ cực đại 0,08N. Giải Đế vật không bị văng ra khỏi bàn thì cần: Fmsn Max ~ Fit = mft)“r Q I ^msn Max uy ra: “ = V mr (OMax = . / 51T7 = 2 (rađ/s) \Ịo.O2.ỉ Vậy tần số vòng lớn nhất là: co 2 „ . FMax = “- = -ỹ = 0,32 (vòng/s). 2tc 2n Một ô tô có khối lượng 1200kg chuyển động đều qua một đoạn cầu vượt (coi là cung tròn) với tốc độ 36km/h. Hãy xác định áp lực của ô tô vào mặt đường tại điểm cao nhất. Biết bán kính cong của đoạn cầu vượt là 50m. lấy g = 10m/s2. A. 11 760N. B. 11 950N. c. 14 400N. D. 9 600N. Giải Ta có tổng trọng lực p của xe tác dụng lên cầu vòng là: P = N + F„, p = N + Fht Suy ra áp lực xe tác dụng lên cầu là: N = p - Fht = mg- — = 12000 - 120f;10 = 9600 (N) r 50 Vậy chọn đáp án D. Một vệ tinh nhân tạo bay quanh Trái Đất ở độ cao h bằng bán kính R của Trái Đất. Cho R = 6400km và lấy g - 10m/s2. Hãy tính tốc độ và chu kì quay của vệ tinh. Giải Khi vệ tinh chuyển động tròn đều quanh Trái Đất, lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vệ tinh đóng vai trò lực hướng tâm. Khi đó: „ „ , ■ GmM mv2 Fhd. = Fht => ~ ~~ĩ — — (R + R)2 (R + R) Vận tốc cúa vệ tinh là: GM 2R 6.67.10'".6.1024 Ầ =5,6 (km/s) 2.64.10' Chu kì quay của vệ tinh quanh Trái Đất là: T= — 27ĨT (Jj 27t.128.102 5.6 = 14354,3 (s) Hãy giải thích các hiện tượng sau đây bằng chuyển động li tâm: Cho rau đã rửa vào rổ Vấy một lúc thì rau ráo nước. Thùng giặt quần áo của máy giặc có nhiều lỗ thủng nhỏ ở thành xung quanh, ơ công đoạn vắt nước, van xả nước mở ra và thùng quay nhanh làm quần áo ráo nước. Giải Khi vẩy rổ rau xem như rổ rau chuyển động với đường cong có bán kính là tay người vẩy. Chuyển động của rổ rau sinh ra lực quán tính li tâm làm nước bay ra ngoài, giúp rau ráo nước. Khi thùng máy giặt quay nhanh tạo ra lực quán tính li tâm làm các