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 ? Lực hướng tâm có đặc điểm, tính chất và tác dụng như thế nào trong đời sống của chúng ta?
Mời các em cùng nghiên cứu nội dung của Bài 14: Lực hướng tâm để tìm ra câu trả lời nhé.
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.
\({F_{ht}} = m{a_{ht}} = \)\(\frac{{m{v^2}}}{r}\) = \(m{\omega ^2}r\)
Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò lực hướng tâm, giữ cho vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất.
Đặt một vật trên bàn quay, lực ma sát nghĩ đóng vai trò lực hướng tâm giữ cho vật chuyển động tròn.
Đường ôtô và đường sắt ở những đoạn cong phải làm nghiên về phía tâm cong để hợp lực giữa trọng lực và phản lực của mặt đường tạo ra lực hướng tâm giữ cho xe, tàu chuyển động dễ dàng trên quỹ đạo.
1. Khi đặt vật trên bàn quay, nếu bàn quay nhanh quá, lực ma sát nghĩ không đủ lớn để đóng vai trò lực hướng tâm nữa, nên vật trượt trên bàn ra xa tâm quay, rồi văng khỏi bàn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo. Chuyển động như vậy của vật được gọi là chuyển động li tâm.
2. Chuyển động li tâm có nhiều ứng dụng thực tế.
Ví dụ : Máy vắt li tâm.
3. Chuyển động li tâm cũng có khi cần phải tránh.
Ví dụ : Khi chạy xe qua những chổ rẽ, chổ quanh, nếu chạy với tốc độ lớn thì lực ma sát nghĩ cực đại không đủ lớn để đóng vai trò lực hướng tâm giữ cho xe chuyển động tròn nên xe sẽ trượt li tâm, dễ gây ra tai nạn giao thông
Một chất điểm có khối lương 500g chuyển động tròn đều trên một đường tròn bán kính 10cm với vận tốc góc bằng 80rad/s. Tính lực hướng tâm của chất điểm?
Vì lực hướng tâm cùng hướng với gia tốc hướng tâm nên
\({F_{ht}} = m.{a_{ht}} = mr{\omega ^2} = 0,5.0,{1.80^2} = 320N\)
Vậy lực hướng tâm của chất điểm là 320N
Một chất điểm có khối lương 500g chuyển động tròn đều trên một đường tròn bán kính 10cm. Biết lực hướng tâm tác dụng lên chất điểm là 500N. Tìm vận tốc dài của chất điểm?
\({F_{ht}} = m.{a_{ht}} = \frac{{m.{v^2}}}{r}\)
\( \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{{F_{ht}}.r}}{m}} \)
\(\Rightarrow v = \sqrt {\frac{{500.0,1}}{{0,5}}} \) \( = 10m/s\)
Vậy vận tốc của chất điểm là 10m/s
Tìm vận tốc của vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất? (Biết vệ tinh nhân tạo được phóng ở gần mặt đất và lấy \(g = 9,8{\rm{ }}m/{s^2}\), bán kính Trái Đất R = 6,4.106 m).
Khi vệ tinh chuyển động tròn đều quanh Trái Đất, lực hấp dẫn của Trái Đất đóng vai trò là lực hướng tâm
\({F_{hd}} = {F_{ht}} \Leftrightarrow \frac{{GmM}}{{{{(R + h)}^2}}} = \frac{{m{v^2}}}{{R + h}}\)
\( \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{GM}}{{R + h}}} \)
Vì vệ tinh nhân tạo được phóng ở gần mặt đất nên h << R \( \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{GM}}{R}} \)
Mà: \(g = \frac{{GM}}{{{R^2}}}\)
\(\begin{array}{*{20}{l}}
{ \Rightarrow v = \sqrt {gR} = \sqrt {9,8.6,{{4.10}^6}} }\\
{ = 7919,6(m/h) \approx 7,9m/s}
\end{array}\)
Qua bài giảng Lực hướng tâm này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức của lực hướng tâm.
Nêu được một vài ví dụ về chuyển động li tâm có lợi hoặc có hại.
Giải thích được lực hướng tâm giữ cho vật chuyển động tròn đều.
Xác định được lực hướng tâm giữ cho vật chuyển động tròn đều trong một số trường hợp đơn giản.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 10 Bài 14 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Lực nào sao đây có thể là lực hướng tâm?
Ở những đoạn đường vòng, mặt đường được làm nghiêng. Việc làm này nhằm mục đích nào kể sau đây?
Chọn phát biểu sai về lực hướng tâm:
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!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 10 Bài 14để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 82 SGK Vật lý 10
Bài tập 2 trang 82 SGK Vật lý 10
Bài tập 3 trang 82 SGK Vật lý 10
Bài tập 4 trang 82 SGK Vật lý 10
Bài tập 5 trang 83 SGK Vật lý 10
Bài tập 6 trang 83 SGK Vật lý 10
Bài tập 7 trang 83 SGK Vật lý 10
Bài tập 1 trang 102 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 2 trang 102 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 3 trang 103 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 4 trang 103 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 14.1 trang 33 SBT Vật lý 10
Bài tập 14.2 trang 34 SBT Vật lý 10
Bài tập 14.3 trang 34 SBT Vật lý 10
Bài tập 14.4 trang 34 SBT Vật lý 10
Bài tập 14.5 trang 34 SBT Vật lý 10
Bài tập 14.6 trang 34 SBT Vật lý 10
Bài tập 14.7 trang 34 SBT Vật lý 10
Bài tập 14.8 trang 35 SBT Vật lý 10
Bài tập 14.9 trang 35 SBT Vật lý 10
Bài tập 14.10 trang 35 SBT Vật lý 10
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 DapAnHay 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 DapAnHay
Lực nào sao đây có thể là lực hướng tâm?
Ở những đoạn đường vòng, mặt đường được làm nghiêng. Việc làm này nhằm mục đích nào kể sau đây?
Chọn phát biểu sai về lực hướng tâm:
Một chất điểm có khối lương 500g chuyển động tròn đều trên một đường tròn bán kính 10cm. Biết lực hướng tâm tác dụng lên chất điểm là 500N. Tìm vận tốc dài của chất điểm?
Một chất điểm có khối lương 500g chuyển động tròn đều trên một đường tròn bán kính 10cm với vận tốc góc bằng 80rad/s. Tính lực hướng tâm của chất điểm?
Một lò xo có độ cứng 125 N/m, chiều dài tự nhiên 40 cm, một đầu giữ cố định ở A, đầu kia gắn vào quả cầu khối lượng 10 g có thể trượt không ma sát trên thanh nằm ngang. Thanh quay đều quanh trục Δ thẳng đứng với tốc độ 360 vòng/phút. Lấy π2 = 10. Độ giãn của lò xo gần nhất với giá trị nào sau đây?
Ở độ cao bằng 7/9 bán kính Trái Đất có một vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều xung quanh Trái Đất. Biết gia tốc rơi tự do ở mặt đất là 10 m/s2 và bán kính Trái Đất là 6400 km. Tốc độ dài và chu kì chuyển động của vệ tinh lần lượt là
Ở độ cao bằng một nửa bán kính Trái Đất có một vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều xung quanh Trái Đất. Biết gia tốc rơi tự do ở mặt đất là 10 m/s2 và bán kính Trái Đất là 6400 km. Tốc độ dài của vệ tinh là
Một người buộc một hòn đá khối lượng 400 g vào đầu một sợi dây rồi quay trong mặt phẳng thẳng đứng. Hòn đá chuyển động trên đường tròn bán kings 50 cm với tốc độ góc không đổi 8 rad/s. Lấy g = 10 m/s2. Lực căng của sợi dây ở điểm thấp nhất của quỹ đạo là
Một vật nhỏ khối lượng 150 g chuyển động tròn đều trên quỹ đạo bán kính 1,5 m với tốc độ dài 2 m/s. Độ lớn lực hướng tâm gây ra chuyển động tròn của vật là
Phát biểu và viết công thức của lực hướng tâm.
a) Lực hướng tâm có phải là một loại lực mới như lực hấp dẫn hay không?
b) Nếu nói (trong ví dụ sgk) vật chịu 4 lực \(\overrightarrow{P},\overrightarrow{N},\overrightarrow{F}_{msn},\overrightarrow{F}_{ht}\) thì đúng hay sai? Tại sao?
Nêu một vài ứng dụng của chuyển động li tâm?
Một vật có khối lượng m = 20g đặt ở mép một chiếc bàn quay. Hỏi phải quay bàn với tần số vòng lớn nhất là bao nhiêu để vật không bị văng ra khỏi bàn? Cho biết mặt bàn hình tròn, bán kính 1m. Lực ma sát nghỉ cực đại bằng 0,08N.
Một ô tô có khối lượng 1200 kg chuyển động đều qua một đoạn cầu vượt (coi là cung tròn) với tốc độ 36km/h. Hỏi áp lực của ô tô vào mặt đường tại điểm cao nhất bằng bao nhiêu? 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
Một vệ tinh nhân tạo bay quanh Trái Đất ở độ cao h bằng bán kính R của Trái Đất. Cho R = 6 400km và lấy g = 10m/s2.
Hãy tính tốc độ và chu kì quay của vệ tinh.
Hãy giải thích các hiện tượng sau đây bằng chuyển động li tâm:
a) Cho rau đã rửa vào rổ rồi vẩy một lúc thì rao nước
b) Thùng giặt quần áo của máy giặt có nhiều lỗ thủng nhỏ ở xung quanh thành (Hình 14.8) . ở công đoạn vắt nước, van xả nước mở ra và thùng quay nhanh làm quần áo ráo nước.
Hãy chọn câu đúng.
Các nhà du hành vũ trụ trên con tàu quay quanh Trái Đất đều ở trong trạng thái mất trọng lượng là do
A. Con tàu ở rất xa Trái Đất nên lực hút của Trái Đất giảm đáng kể
B. Con tàu ở vào vùng mà lực hút của Trái Đất và lực hút của Mặt Trăng cân bằng nhau
C. Con tàu đã thoát ra khỏi khí quyển của Trái Đất
D. Các nhà du hành và con tàu cùng "rơi" về Trái Đất với gia tốc \(g\) nên không còn lực của người đè vào sàn tàu.
Trong thí nghiệm ở hình 22.3, dây dài 0,5m. Hãy tính số vòng quay trong 1s để dây lệch đi góc α = 60o so với phương thẳng đứng.
Một ô tô khối lượng m = 1200kg (coi là chất điểm), chuyển động với vận tốc 36km/h trên chiếc cầu vồng nên coi như cung tròn có bán kính R = 50m (hình 22.10). Tính áp lực của ô tô vào mặt cầu tại thời điểm cao nhất? Nếu cầu võng xuống (các số liệu vẫn giữ như trên) thì áp lực của ô tô vào mặt cầu tại điểm thấp nhất là bao nhiêu? So sánh hai đáp số và nhận xét.
Trong thí nghiệm ở hình 22.4, nếu hệ số ma sát nghỉ giữa vật và mặt bàn là 0,25 và tốc độ góc của bàn là 3 rad/s thì có thể đặt ở vùng nào trên mặt bàn để nó không bị trượt đi?
Hai vệ tinh nhân tạo I và II bay quanh Trái Đất trên quỹ đạo tròn bán kính lần lượt là r và 2r. Tốc độ của vệ tinh là I và v1. Hỏi tốc độ v2 của vệ tinh II là bao nhiêu?
A. 2v1. B. v1.
C. \(\frac{{{v_1}}}{{\sqrt 2 }}\) D. v1/2.
Gia tốc rơi tự do trên bề mặt của Mặt Trăng là g = 1,6 m/s2. Bán kính của Mặt Trăng là 1,7.106 m. Chu kì của vệ tinh trên quỹ đạo gần Mặt Trăng gần đúng bằng
A. 1,0.103 s. B. 6,5.103 s.
C. 5,0.106 s. D. 7,1.1012s.
Một người buộc một hòn đá vào đầu một sợi dây và quay sao cho cả dây và vật chuyển động tròn đều trong mặt phẳng nằm ngang. Muốn hòn đá chuyển động trên đường tròn bán kính 3 m với tốc độ 2 m/s thì người ấy phải giữ dây với một lực bằng 10 N. Khối lượng của hòn đá bằng
A. 22,5 kg. B. 13,3 kg.
C. 7,5 kg. D. 0,13 kg.
Một người buộc một hòn đá vào đầu một sợi dây rồi quay dây trong mặt phẳng thẳng đứng. Hòn đá có khối lượng 0,4 kg, chuyển động trên đường tròn bán kính 0,5 m với tốc độ góc không đổi 8 rad/s. Lấy g = 10 m/s2. Hỏi lực căng của dây khi hòn đá ở đỉnh của đường tròn ?
A. 8,8 N. B. 10,5 N.
C. 12,8 N. D. 19,6 N.
Một vệ tinh có khối lượng m = 600 kg đang bay trên quỹ đạo tròn quanh Trái Đất ở độ cao bằng bán kính Trái Đất. Biết Trái Đất có bán kín R = 6 400 km. Lấy g = 9,8 m/s2. Hãy tính:
a) tốc độ dài của vệ tinh.
b) chu kì quay của vệ tinh.
c) lực hấp dẫn tác dụng lên vệ tinh.
Cho biết chu kì chuyển động của Mặt Trăng quanh Trái Đất là 27,32 ngày và khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng là 3,84.108 m. Hãy tính khối lượng của Trái Đất Giả thiết quỹ đạo của Mặt Trăng là tròn.
Một vệ tinh khối lượng 100 kg được phóng lên quỹ đạo quanh Trái Đất ở độ cao mà tại đó nó có trọng lượng 920 N. Chu kì của vệ tinh là 5,3.103 s.
a) Tính lực hướng tâm tác dụng lên vệ tinh.
b) Tính khoảng cách từ bề mặt Trái Đất đến vệ tinh.
Trong môn quay tạ, một vận động viên quay dây sao cho cả dây và tạ chuyển động gần như tròn đều trong mặt phẳng nằm ngang. Muốn tạ chuyển động trên đường tròn bán kính 2,0 m với tốc độ dài 2,0 m/s thì người ấy phải giữ dây với một lực bằng 10 N. Hỏi khối lượng của tạ bằng bao nhiêu ?
Một quả cầu khối lượng 0,50 kg được buộc vào đầu của một sợi dây dài 0,50 m rồi quay dây sao cho quả cầu chuyển động tròn đều trong mặt phẳng nằm ngang và sợi dây làm thành một góc 30° so với phương thẳng đứng (H.14.1). Lấy g = 9,8 m/s2. Xác định tốc đô dài của quả cầu.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *