bánh xe

Định nghĩa. Bánh xe là một cơ cấu hình tròn quay quanh một trục cố định đi qua tâm. Khi bánh xe lăn không trượt, quãng đường đi được bằng chu vi bánh xe nhân với số vòng quay.

Hiểu bằng hình ảnh. Mỗi khi bánh xe quay trọn $1$ vòng, điểm tiếp xúc trên vành bánh xe vẽ nên một đoạn thẳng trên mặt đường đúng bằng chu vi $C = 2\pi R$.

Công thức cần nhớ

• Quãng đường khi quay $N$ vòng: $s = N \cdot 2\pi R$
• Tốc độ dài và tốc độ góc: $v = \omega \cdot R$
• Gia tốc hướng tâm: $a_{ht} = \dfrac{v^2}{R} = \omega^2 R$

Ví dụ giải từng bước. Bánh xe đạp có bán kính $r = 35\text{ cm}$. Hỏi khi bánh xe quay $100$ vòng thì xe đi được quãng đường bao nhiêu mét (lấy $\pi \approx 3{,}14$)?

• Bước 1: Chu vi bánh xe $C = 2\pi r = 2 \times 3{,}14 \times 0{,}35 = 2{,}198\text{ m}$.
• Bước 2: Quãng đường $s = 100 \times 2{,}198 = 219{,}8\text{ m}$.

Cách nhận biết. Đề bài cho bán kính bánh xe, tốc độ quay vòng/phút, yêu cầu tính quãng đường hoặc vận tốc xe.

Liên hệ thực tế. Công meca phát minh ra bánh xe là bước tiến vĩ đại nhất của văn minh loài người để giảm ma sát trượt thành ma sát lăn.