Bài 21 động lực học của cdt. Lực hướng tâm - GV (Có đáp án)

DL
dlthuy6644
0 lượt tải
35
0
Có lời giải

Nội dung tài liệu

Trang 1

BÀI 21 ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CDT. LỰC HƯỚNG TÂM  Là đại lượng đặc trưng cho sự biến đổi hướng của vector vận tốc.  Vectơ gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn vuông góc với vector vận tốc và hướng vào tâm đường tròn quỹ đạo.  Nó đặc trưng cho sự biến đổi về hướng của vector vận tốc và được gọi là gia tốc hướng tâm  Gia tốc hướng tâm của chuyển động tròn đều chỉ có tác dụng làm thay đổi hướng vận tốc  Lực (hay hợp lực) tác dụng lên vật chuyển động tròn đều hướng vào tâm quỹ đạo gọi là lực hướng tâm. Kí hiệu  Lực hướng tâm không phải là một loại lực mới mà là lực hay hợp lực của các lực đã học.  Lực hướng tâm có + Phương trùng với bán kính quỹ đạo. + Chiều hướng vào tâm. Công thức tính độ lớn lực hướng tâm Fht là lực hướng tâm (N). m là khối lượng của vật (kg). aht là gia tốc hướng tâm (m/s2 ). v là tốc độ dài của vật chuyển động tròn đều (m/s). R là bán kính quỹ đạo tròn (m). là tốc độ góc của vật chuyển động tròn đều (rad/s).  Vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất: I GIA TỐC HƯỚNG TÂM II LỰC HƯỚNG TÂM III

Trang 2

 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  Theo định luật II Newton ta có  Một vật đặt nằm yên trên chiếc bàn đang quay:  Lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực hướng tâm  Trọng lực và phản lực là hai lực cân bằng.  Ở những đoạn đường cong thường phải làm nghiêng về phía tâm cong:  Khi xe chạy trên đường đèo, trong đường đua tốc độ cao hoặc mặt đường trơn trượt, lực ma sát giữa các bánh xe và mặt đường không đủ để tạo lực hướng tâm, do phải tồn tại lực hướng tâm để xe có thể thực hiện chuyển động tròn, mặt đường phải được thiết kế nghiêng một góc so với phương ngang để hợp lực hướng vào tâm đường tròn và đóng vai trò lực hướng tâm, bảo đảm cho xe chạy vòng theo quỹ đạo tròn. Dù vậy, tốc độ của xe cũng bị giới hạn để xe không bị trượt li tâm ra khỏi cung tròn.  Hợp lực của trọng lực và phản lực đóng vai trò là lực hướng tâm  Các cây cầu thường được làm vồng lên chứ không làm võng xuống: Bài toán 1: Xe có khối lượng m chuyển động qua cầu cong dạng vồng lên (hoặc võng xuống) với vận tốc không đổi v. Biết bán kính cong của cầu là R, gia tốc trọng trường là g =10 m/s2 . Xác định áp lực do xe tác dụng lên cầu tại vị trí cao nhất? - Lực hướng tâm trong trường hợp này là hợp lực của trọng lực và phản lực do mặt cầu tác dụng lên xe. - Theo định luật II Neuton ta có (*) - Chọn chiều dương hướng vào tâm quỹ đạo. (Nên các lực nào hướng vào tâm thì dương, hướng ngược lại thì âm.) Chiếu (*) lên chiều dương đã chọn ta có

Trang 3

+ Vồng lên thì → Hệ quả là khi cầu vồng lên thì phản lực N luôn luôn nhỏ hơn trọng lực P. + Võng xuống thì → Hệ quả là khi cầu võng xuống thì phản lực N luôn luôn lớn hơn trọng lực P. Bài toán 2: Một người đi xe đạp trên vòng xiếc bán kính R. Phải đi qua điểm cao nhất của vòng với vận tốc tối thiểu bằng bao nhiêu để khỏi rơi? Cho g = 10m/s2 . - Lực hướng tâm trong trường hợp này là hợp lực của trọng lực và phản lực do vòng xiếc tác dụng lên xe. Để xe khỏi rơi khỏi vòng xiếc thì - Tương tự như ở bài toán cầu vồng lên, tại điểm cao nhất của vòng xiếc thì ta có công thức tính phản lực N như sau

Trang 4

BÀI TẬP MẪU PHÂN DẠNG Câu 1: [KNTT] Một vật chuyển động tròn đều với tốc độ là 3 m/s và có tốc độ góc là 10 rad/s. Tính gia tốc hướng tâm của vật đó. Hướng dẫn giải Ta có Câu 2: [KNTT] Một chiếc xe đạp chạy với tốc độ 36 km/h trên một vòng đua có bán kính 100 m. Tính gia tốc hướng tâm của xe. Hướng dẫn giải Ta có Câu 3: [KNTT] Tính gia tốc hướng tâm của một vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất với bán kính quỹ đạo là 7000 km và tốc độ 7,57 km/s. Hướng dẫn giải Ta có Câu 4: [KNTT] Tính gia tốc hướng tâm của Mặt Trăng trong chuyển động quay quanh Trái Đất (coi Mặt Trăng chuyển động tròn đều quanh Trái Đất). Biết khoảng cách từ Mặt Trăng đến tâm Trái Đất là 3,84.108 m và chu kì quay là 27,2 ngày. Hướng dẫn giải Ta có Câu 5: [KNTT] Kim phút của một chiếc đồng hồ dài 8 cm. Tính gia tốc hướng tâm của đầu kim. Hướng dẫn giải Kim phút quay 1 vòng mất 60 phút = 3600 s Gia tốc hướng tâm của đầu kim Câu 6: [KNTT] Một vệ tinh địa tĩnh (nằm trong mặt phẳng xích đạo của Trái Đất và có tốc độ góc bằng tốc độ góc tự quay của Trái Đất quanh trục của nó). Hãy tìm gia tốc hướng tâm

Hiển thị 4 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.

Bình luận (0)

Đăng nhập để tham gia bình luận

Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!