A. MỤC TIÊU BÀI HỌC

   Học xong bài này ta phải đạt được các yêu cầu tối thiểu sau:

Nêu được lực hướng tâm trong chuyển động tròn đều là hợp lực tác dụng lên vật và viết được công thức :

   Xác định được lực hướng tâm và giải được bài toán về chuyển động tròn đều khi vật chịu tác dụng của một hoặc hai lực.

Bài giải

Nguồn website giaibai5s.com

. ii| CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP GIÁO KHOA 01. Phát biểu và viết công thức của lực hướng tâm. Trả lời : Xem ở mục 1,2 ở trên.

msn

1971

  1. a) Lực hướng tâm có phải là một loại lực mới như lực hấp dẫn hay không? – b) Nếu nói (trong ví dụ b sách giáo khoa) vật chịu 4 lực là P, N, P, và

F, thì đúng hay sai ? Tại sao ? Trả lời : a)Lực hướng tâm không phải là một loại lực mới, tùy theo trường hợp

cụ thể mà có thể như là lực hấp dẫn( chuyển động của vệ tinh), lực ma sát nghi( vật nằm trên đĩa quay), lực đàn hồi(hòn đá buộc vào dây quay tròn), hay hợp lực của chúng… b) Nếu nói (trong ví dụ b sách giáo khoa) vật chịu 4 lực là P, N,F, và

F, thì sai vì ở đây chỉ có 3 lực tác dụng vào vật. Lực hướng tâm F là

hợp lực của ba lực ấy mà thôi. 0 3. Một ôtô có khối lượng 1.200 kg chuyển động đều qua một đoạn cầu vượt (coi là cung tròn) với tốc độ 36 km/h. Hãy xác định áp lực của ôtô vào mặt đường tại điểm cao nhất . Biết bán kính cong của đoạn cầu vượt là 50m. Lấy g= 10 m/s2.

  1. 11.760 N; B. 11.950 N; C. 14.400 N; D. 9.600 N Trả lời: Áp lực của ôtô tại điểm cao nhất :

my2 • Ta có 😛 – N = max = “R

1

  • N=p.my?

X

Fb=P-N

  • Áp lực Q của ôtô lên mặt đường đúng bằng phản lực N về độ lớn nên:

Q=N=p.my Thay số : v = 36 km/s = 10m/s

Q=mg-mv = 1200.10 – 1200.10% = 12000 – 2400 = 9600 (N)

50

Vậy chọn D. 04. Một vệ tinh nhân tạo bay quanh Trái đất ở độ cao h bằng bán kính R của | Trái Đất. Cho R = 6.400 km và lấy g = 10 m/s2. Hãy tính tốc độ và chu kỳ

quay của vệ tinh. Trả lời: Lực hướng tâm của vệ tinh chính là lực hấp dẫn.

GmMTV mv2 Fhd = Fht

(R + h)2 7

R+h

Vậy vẽ x R+h

  1. Khi h = R thì y =.

V 2R

IgR? TR Vìg= R2 hay GM10=R?g=v=v

10.6400.103 – V 2R 12 V 2

–:5,66 km/s 21(R+h) 41R 4.3,14.6400.103 T=

v =r= 5.660 = 14200 (S) C. CHI NHỚ

Học xong bài này các em cần nhớ:

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 tính lực hướng tâm của vật chuyển động tròn đều là:

Fhi = maht = m = moʻr

my?

=

trong đó, m là khối lượng của vật, r là bán kính quỹ đạo tròn, ao là tốc độ góc, v là vận tốc dài của vật chuyển động tròn đều.

Các trường hợp thường gặp về lực gây ra gia tốc hướng tâm, như : – Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò lực hướng tâm.

– Lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực hướng tâm đối với một vật đứng yên trên | bàn quay. | – Hợp lực của trọng lực và phản lực đóng vai trò lực hướng tâm khi tàu hoả đi vào khúc lượn cong, ô tô chuyển động trên cầu cong … D. BÀI TẬP RÈN LUYỆN Ở NHÀ.. 0 Câu 1: Một ôtô, khối lượng 2,5 tấn chuyển động qua một cái cầu với vận tốc

không đổi y= 54 km/h. Tính áp lực của ôtô lên cầu trong các trường hợp sau và cho nhận xét. a) Ôtô qua cầu nằm ngang. b) Ôtô qua điểm cao nhất của cầu vồng lên. Bán kính cong của cầu R = 50m. c) Ôtô qua điểm thấp nhất của cầu võng xuống. Bán kính cong của cầu R = 50m.

| Lấy g=10m/s. 0 Câu 2. Một người đi xe đạp trên vòng xiếc bán kính 10m phải đi qua điểm cao

nhất của vòng với vận tốc tối thiểu bằng bao nhiêu để khỏi rơi ? Cho g= 10m/s2. 0 Câu 3. Một ôtô chạy qua một đoạn đường cua (coi là một cung tron) bằng

phẳng có bán kính cong R = 80cm. Hệ số ma sát trượt giữa lốp xe và mặt đường nhựa là u = 0,55. Hỏi ôtô chỉ được phép chạy với vận tốc cực đại bằng bao nhiêu để không bị văng ra khỏi đường cua ? Lấy g = 10m/s2.

Bài giải

Câu 1. a) Nếu chỉ xét theo trục Oy hướng thẳng đứng lên trên (gốc O gắn

với ôtô) thì ôtô chịu 2 lực tác dụng là trọng lực P và phản lực Q của cầu. Ta có :Q- P = 0 => Q» P

Theo định luật III Niutơn phản lực Q có độ lớn bằng áp lực N của ôtô lên cầu : N = P = mg = 2500.10 = 25000N.

  1. b) Cầu coi là một cung tròn. Xét theo trục Oy hướng vào tâm của đường tròn. Ở điểm cao nhất của cầu vồng lên, trục Oy hướng thẳng đứng xuống dưới. Vì ôtô chuyển động tròn nên hợp lực của các lực tác dụng vào ôtô theo trục Oy phải là lực hướng tâm. Đó là trọng lực P và phản lực Q của cầu.

Fh: = P – Q (hình vẽ)

my?

Fht=P-C

-=P – Q

R

my?

PP

Suy ra Q = P – –

la l=p

= m (g —

&

R

Thay v = 54km/h = 15m/s và các giá trị khác vào ta được:

152

Q = 2500 (10—-) = 13750 N

50 Theo định luật III Niutơn áp lực của ôtô N =Q= 13750N.

  1. c) Cầu coi là một cung tròn. Xét theo trục Oy hướng vào tâm của đường tròn. Ở điểm thấp nhất của cầu vồng, trục Oy hướng thẳng đứng lên trên. Tương tự như ở trường hợp b) ta có : Q- P = Fht

2

my?

Q=mg + my-m (g+

+

R

R

152

Q = 2500 (10 + 50 ) = 36250N

DCâu 2. Hợp lực tác dụng lên người đi xe ở điểm cao nhất là:

P + Q = mas — m –

R

Muốn khỏi bị rơi thì người vẫn còn ép lên vòng xiếc nên

N20,N=Q – Q=m-P20=v2 VOR

v> 10m/s : vận tốc tối thiểu bằng 10 m/s. 0 Câu 3. Lực ma sát nghi của lốp xe và mặt đường hướng vào tâm của đường

cua đóng vai trò là lực hướng tâm : Fms nghi = m < 1mg

=

m

R

Suy ra: ví R9 = 0,55.80.10 = 21m/s Vậy Vmax = 21m/s = 75,6 km/h

Phần I. Cơ học-Chương II. Động lực học chất điểm-Bài 14. Lực hướng tâm
Đánh giá bài viết
News Reporter