OPTADS360
ATNETWORK
RANDOM
ON
YOMEDIA
Banner-Video
IN_IMAGE

Vật Lý 10 KNTT Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm


Người ta phóng vệ tinh nhân tạo của Trái Đất là vì lực hấp dẫn giữa nó và Trái đất là lực hướng tâm.

Vậy Lực hướng tâm là gì ? Gia tốc lực hướng tâm là gì? Công thức tính độ lớn lực hướng tâm như thế nào?

Mời các em cùng HOC247 nghiên cứu nội dung của Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm môn Vật Lý 10 chương trình SGK Kết nối tri thức để tìm ra câu trả lời nhé!

AMBIENT-ADSENSE/lession_isads=0
QUẢNG CÁO
 
 
 

Tóm tắt lý thuyết

1.1. Lực hướng tâm

- Dùng một sợi dây nhẹ không dãn buộc vào một cái tẩy. Quay dây sao cho cái tẩy chuyển động tròn trong mặt phẳng nằm ngang có tâm là đầu dây mà tay giữ (Hình 32.1).

Hình 32.1

- Lực (hay hợp lực) tác dụng lên vật chuyển động tròn đều hướng vào tâm quỹ đạo gọi là lực hướng tâm.

1.2. Gia tốc hướng tâm

- Trong chuyển động tròn đều, lực hướng tâm gây gia tốc hướng vào tâm nên gia tốc này được gọi là gia tốc hướng tâm, kí hiệu là aht:

\({a_{ht}} = \frac{{{v^2}}}{r} = {\omega ^2}.r\)     (32.1)

- Để tính độ lớn của gia tốc hướng tâm ta sử dụng công thức gia tốc:

\(\overrightarrow a  = \frac{{\Delta \overrightarrow v }}{{\Delta t}}\)

Hình 32.2

- Khi vật chuyển động tròn đều từ A đến B trong thời gian \({\Delta t}\) thì độ dịch chuyển của vật là vectơ \(\overrightarrow {AB} \) (Hình 32.2a), có độ lớn là: d= v. \({\Delta t}\).

- Gọi VA và VB là các vectơ vận tốc tức thời tại A và B. Vì chuyển động là tròn đều nên các vectơ này có độ lớn không đổi, chỉ thay đổi về hướng. Sự thay đổi về hướng được biểu diễn bằng vectơ \(\Delta \overrightarrow v  = {\overrightarrow v _B} - {\overrightarrow v _A}\) (Hình 32.2b).

- Tam giác AOB ở Hình 32.2a và tam giác EAC ở Hình 32.2b là hai tam giác cân đồng dạng nên:

\(\frac{{\Delta v}}{v} = \frac{{AB}}{r} \to \frac{{\Delta v}}{v} = \frac{{v.\Delta t}}{r}\)

- Suy ra: \({a_{ht}} = \frac{{\Delta v}}{{\Delta t}} = \frac{{{v^2}}}{r}\)

Vì \(v = \omega .r\) nên: \({a_{ht}} = \frac{{{v^2}}}{r} = {\omega ^2}.r\)

1.3. Công thức độ lớn lực hướng tâm

- Theo định luật 2 Newton và công thức tính độ lớn của gia tốc hướng tâm ở trên ta có công thức tính độ lớn lực hướng tâm:

\({F_{ht}} = m.{a_{ht}} = \frac{{m{v^2}}}{r} = m.{\omega ^2}.r\)        (32.2)

Ví dụ về lực hướng tâm: Một vật nhỏ buộc vào đầu một sợi dây, nếu quay đều và nhanh, sợi dây gần như quay trong mặt phẳng nằm ngang (Hình 32.3). Nếu quay đều và chậm, sợi dây quét thành một mặt nón (Hình 32.4).

ADMICRO

Bài tập minh họa

Bài 1: Tại sao Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời? Tại sao trên những đoạn đường vòng thường phải hạn chế tốc độ của xe và mặt đường thường phải nghiêng về phía tâm?

Hướng dẫn giải

+ Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời là nhờ sức kéo từ trọng lực của Mặt Trời.

+ Trên những đoạn đường vòng thường phải hạn chế tốc độ của xe và mặt đường thường phải nghiêng về phía tâm vì như vậy thì phương tiện tham gia giao thông sẽ giữ được cân bằng và lực li tâm khi rẽ.

Bài 2: Xe đạp của một vận động viên chuyển động thẳng đều với v = 36km/h. Biết bán kính của lốp bánh xe là 40cm. Tính tốc độ góc và gia tốc hướng tâm tại một điểm trên lốp bánh xe.

Hướng dẫn giải

Vận tốc xe đạp cũng là tốc độ dài của một điểm trên lốp xe:

v = 36km/h = 10m/s

Tốc độ góc: \(\omega  = \frac{v}{r} = \frac{{10}}{{0,4}} = 25{\rm{r}}a{\rm{d}}/s\)

Gia tốc hướng tâm tại một điểm trên lốp bánh xe là:

\({a_{ht}} = \frac{{{v^2}}}{r} = 250m/{s^2}\)

Bài 3: Một ô tô khối lượng 2,5 tấn chuyển động qua một cầu vượt với vận tốc không đổi là 54 km/h. Cầu vượt có dạng một cung tròn, bán kính 100 m. Tính áp lực của ô tô lên cầu tại điểm cao nhất của cầu. Lấy g = 9,8 m/s2.

Hướng dẫn giải

Ta có:

R = 100 m

m = 2500 kg

v = 15 m/s

Khi ô tô đến điểm cao nhất thì một phần của trọng lực đóng vai trò là lực hướng tâm.

Chọn chiều dương hướng vào tâm.

Áp dụng định luật II Niuton ta có:

\(\overrightarrow N  + \overrightarrow P  = m{\overrightarrow a _{ht}}\) (*)

Chiếu phương trình (*) lên chiều dương ta được:

\(P - N = {F_{ht}} \Rightarrow N = P - {F_{ht}}\)

Tại điểm cao nhất lực ép của xe lên cầu là:

\(N = mg - \frac{{m{v^2}}}{R} = 2500.9,8 - \frac{{{{2500.15}^2}}}{{100}} = 18875N\)

ADMICRO

Luyện tập Bài 32 Vật Lý 10 KNTT

Sau bài học này, học sinh có thể:

- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức tính lực hướng tâm.

- Giải thích được vai trò của lực hướng tâm trong chuyển động tròn của các vật.

- Chỉ ra được lực hướng tâm trong một số trường hợp cụ thể (đơn giản).

- Giải thích được chuyển động văng ra khỏi quỹ đạo tròn của một số vật

3.1. Trắc nghiệm Bài 32 môn Vật Lý 10 KNTT

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật Lý 10 KNTT Bài 32 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

3.2. Bài tập SGK Bài 32 môn Vật Lý 10 KNTT

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật Lý 10 KNTT Bài 32 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Giải câu hỏi 1 trang 123 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 2 trang 123 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 1 trang 124 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 2 trang 124 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 3 trang 124 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Hoạt động 1 trang 125 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 1 trang 125 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải câu hỏi 2 trang 125 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Hoạt động 2 trang 125 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 32.1 trang 60 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 32.2 trang 61 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 32.3 trang 61 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 32.4 trang 61 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 32.5 trang 61 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 32.6 trang 61 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 32.7 trang 61 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 32.8 trang 61 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 32.9 trang 61 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 32.10 trang 62 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 32.11 trang 62 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Giải Bài tập 32.12 trang 62 SBT Vật lý 10 Kết nối tri thức - KNTT

Hỏi đáp Bài 32 môn Vật Lý 10 KNTT

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!

-- Mod Vật Lý 10 HỌC247

NONE
OFF