Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 trang 34 sgk Vật Lí 10

Nội Dung

Hướng dẫn giải Bài 5. Chuyển động tròn đều sgk Vật Lí 10. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 trang 34 sgk Vật Lí 10 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 10, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.

LÍ THUYẾT

CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU

I. Chuyển động tròn đều

1. Chuyển động tròn là chuyển động có quỹ đạo là một đường tròn.

2. Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo tròn và vật đi được những cung tròn bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì.

II. Vận tốc và tốc độ góc

1. Vận tốc (Vận tốc dài)

Tốc độ dài:

Gọi Δs là độ dài của cung tròn mà vật đi được trong khoảng thời gian rất ngắn

$v = \frac{{\Delta s}}{{\Delta t}}$ là tốc độ dài của vật.

Trong chuyển động tròn đều tốc độ dài của vật có độ lớn không đổi.

Vecto vận tốc trong chuyển động tròn đều:

Vecto vận tốc trong chuyển động tròn đều luôn có phương tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo.

$\overrightarrow v = \frac{{\Delta \overrightarrow s }}{{\Delta t}}$

Trong chuyển động tròn đều, vecto vận tốc có phương luôn luôn thay đổi.

2. Tốc độ góc (ω)

Tốc độ của chuyển động tròn đều là đại lượng đo bằng góc mà bán kính OM quét được trong một đơn vị thời gian. Tốc độ góc của chuyển động tròn đềulà đại lượng không đổi.

Ta có: $\omega= \dfrac{\Delta \alpha }{\Delta t}$

với $∆α$ là góc mà bán kính nối từ tâm đến vật quét được trong thời gian $∆t$.

Đơn vị tốc độ góc là $rad/s$.

3. Chu kì (T)

Chu khì của chuyển động tròn đều là thời gian để vật đi được một vòng.

Ta có $T =\dfrac{2\pi }{\omega }$.

Đơn vị của chu kì là giây (s).

4. Tần số (f)

Tần số của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong một giây

Ta có: $f=\dfrac{1}{T}$.

Đơn vị của tần số là vòng /s hoặc hec (Hz).

5. Công thức liên hệ giữa vận tốc dài và vận tốc góc

Ta có : $v = ω.r$ với r là bán kính quỹ đạo

III. Gia tốc hướng tâm

Chuyển động tròn đều là chuyển động có gia tốc và gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm của quỹ đạo nên gọi là gia tốc hướng tâm.

Ta có $ a_{ht}=\dfrac{v^{^{2}}}{r}=r{\omega}^2$.

CÂU HỎI (C)

1. Trả lời câu hỏi C1 trang 29 Vật Lý 10

Hãy nêu một vài ví dụ về chuyền động tròn đều.

Trả lời:

Đối với người quan sát ngồi trên xe đạp đang chạy thẳng đều thì đầu van bánh xe chuyển động tròn đều; Điểm đầu mút của kim giây đồng hồ là chuyển động tròn đều…

2. Trả lời câu hỏi C2 trang 30 Vật Lý 10

Một chiếc xe đạp chuyển động đều trên một đường tròn bán kính 100m. Xe chạy một vòng hết 2 phút. Tính tốc độ dài của xe.

Trả lời:

Ta có:

Xe chạy 1 vòng hết: 2 phút = 120s ⇒ T = 120 (s)

Tốc độ dài của xe: $v=\dfrac{\Delta s}{\Delta t}$

Khi quay hết một vòng ta có: $\Delta s=2\pi R; \Delta t =T$

Ta suy ra: $v= \dfrac{{2\pi R}}{T} = \dfrac{{2.3,14.100}}{{120}} = 5,23\,\,m/s$

3. Trả lời câu hỏi C3 trang 31 Vật Lý 10

Có loại đồng hồ treo tường mà kim giây quay đều liên tục. Hãy tính tốc độ góc của kim giây trong đồng hồ này.

Trả lời:

Chu kỳ kim giây là: T = 60 (s)

Tốc độ góc kim giây:

$\omega = \dfrac{{2\pi }}{T} = \dfrac{{6,28}}{{60}} = 0,105\,\,rad/s$

4. Trả lời câu hỏi C4 trang 31 Vật Lý 10

Hãy chứng minh công thức $T= \dfrac{{2\pi }}{\omega }$

Trả lời:

Theo định nghĩa tốc độ góc:

$\omega = \dfrac{{\Delta \alpha }}{{\Delta t}}$

Xét một vòng tròn của chuyển động tròn đều ta có:

$\begin{array}{l}\Delta \alpha = 2\pi \\\Delta t = T\,\,\left( s \right)\end{array}$

Mà $ \ \omega = \dfrac{{2\pi }}{T}\,$

⇒ $T= \dfrac{{2\pi }}{\omega }$ (đpcm)

5. Trả lời câu hỏi C5 trang 31 Vật Lý 10

Hãy chứng minh công thức $f = \dfrac{1}{T}$

Trả lời:

Một vòng tròn chuyển động mất thời gian là $T$ giây

⇒ Số vòng mà vật đi được trong 1 giây là: $ f = \dfrac{1}{T}$ (đpcm)

6. Trả lời câu hỏi C6 trang 31 Vật Lý 10

Hãy tính tốc độ góc của chiếc xe đạp trong câu C2.

Trả lời:

Ta có:

$\begin{array}{l}v = \dfrac{{2\pi R}}{T} = 5,23\,\,m/s\\ \Rightarrow \omega = \dfrac{v}{R} = \dfrac{{5,23}}{{100}} = 0,0523\,\,rad/s\end{array}$

Hoặc:

$\omega = \dfrac{{2\pi }}{T} = \dfrac{{6,28}}{{120}} = 0,0523\,\,rad/s$

7. Trả lời câu hỏi C7 trang 33 Vật Lý 10

Hãy chứng minh công thức: a_ht = ω²R.

Trả lời:

Ta có:

${a_{ht}} = \dfrac{{{v^2}}}{R}$ mà $v = \omega R$

Suy ra:

${a_{ht}} = \dfrac{{{\omega ^2}.{R^2}}}{R} = {\omega ^2}R$

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 trang 34 sgk Vật Lí 10 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:

❓

1. Giải bài 1 trang 34 Vật Lý 10

Chuyển động tròn đều là gì?

Trả lời:

Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo tròn và có tốc độ trung bình trên mọi cung tròn là như nhau.

2. Giải bài 2 trang 34 Vật Lý 10

Nêu những đặc điểm của véc tơ vận tốc của chuyển động tròn đều.

Trả lời:

Véctơ vận tốc của chuyển động tròn đều có:

– Điểm đặt: trên vật.

– Phương: tiếp tuyến với đường tròn quĩ đạo.

– Chiều: cùng chiều chuyển động.

– Độ lớn: không đổi ,được gọi là tốc độ dài. Ký hiệu: v. Đơn vị: (m/s).

$v = \dfrac{{\Delta s}}{{\Delta t}}$

3. Giải bài 3 trang 34 Vật Lý 10

Tốc độ góc là gì? Tốc độ góc được xác định như thế nào?

Trả lời:

Tốc độ góc là đại lượng đo bằng góc mà bán kính nối từ tâm đến vật quét được trong thời gian $\Delta t$. Trong chuyển động tròn đều, tốc độ góc là đại lượng không đổi theo thời gian.

Công thức: $ω = \dfrac{Δ\alpha}{Δt}$

Tốc độ góc ký hiệu là ω. Đơn vị: rad/s.

4. Giải bài 4 trang 34 Vật Lý 10

Viết công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc trong chuyển động tròn đều.

Trả lời:

Công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc trong chuyển động tròn đều: $v = rω$

5. Giải bài 5 trang 34 Vật Lý 10

Chu kì của chuyển động tròn đều là gì? Viết công thức liên hệ giữa chu kì và tốc độ góc.

Trả lời:

Chu kì của chuyển động tròn đều là thời gian để vật đi được một vòng. Kí hiệu: T, đơn vị: giây (s)

Công thức liên hệ giữa chu kì và tốc độ góc: $T = \dfrac{2\pi}{ω}$

6. Giải bài 6 trang 34 Vật Lý 10

Tần số của chuyển động tròn đều là gì? Viết công thức liên hệ giữa chu kì và tần số.

Trả lời:

– Tần số của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong 1 giây. Đơn vị tần số là vòng/s hoặc héc (Hz)

– Công thức liên hệ giữa chu kì và tần số: $f = \dfrac{1}{T}$

7. Giải bài 7 trang 34 Vật Lý 10

Nêu những đặc điểm và viết công thức tính gia tốc trong chuyển động tròn đều.

Trả lời:

Đặc điểm

– Điểm đặt: trên vật.

– Phương: trùng với phương bán kính của quỹ đạo.

– Chiều: luôn hướng vào tâm của quỹ đạo.

Công thức tính: $ a_{ht}=\dfrac{v^{^{2}}}{r}=r{\omega}^2$

?

1. Giải bài 8 trang 34 Vật Lý 10

Chuyển động của vật nào dưới đây là chuyển động tròn đều?

A. Chuyển động của một con lắc đồng hồ.

B. Chuyển động của một mắt xích xe đạp.

C. Chuyển động của cái đầu van xe đạp đối với người ngồi trên xe, xe chạy đều.

D. Chuyển động của cái đầu van xe đạp đối với mặt đường, xe chạy đều.

Bài giải:

Chuyển động của cái đầu van xe đạp đối với người ngồi trên xe, xe chạy đều là chuyển động tròn đều.

⇒ Đáp án C.

2. Giải bài 9 trang 34 Vật Lý 10

Câu nào đúng?

A. Tốc độ dài của chuyển động tròn đều phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

B. Tốc độ góc của chuyển động tròn đều phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

C. Với v và ω cho trước, gia tốc hướng tâm phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

D. Cả 3 đại lượng trên đều không phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

Bài giải:

Công thức tính gia tốc hướng tâm: ${a_{ht}} = {{{v^2}} \over r} = r{\omega ^2}$

⇒ Với v và ω cho trước, gia tốc hướng tâm phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

⇒ Đáp án C.

3. Giải bài 10 trang 34 Vật Lý 10

Chỉ ra câu sai.

Chuyển động tròn đều có các đặc điểm sau:

A. Quỹ đạo là đường tròn;

B. Véc tơ vận tốc không đổi;

C. Tốc độ góc không đổi;

D. Véc tơ gia tốc luôn hướng vào tâm.

Bài giải:

Trong chuyển động tròn đều, vận tốc tuy có độ lớn không đổi, nhưng hướng luôn thay đổi nên vecto vận tốc thay đổi.

⇒ Đáp án B.

4. Giải bài 11 trang 34 Vật Lý 10

Một quạt máy quay với tần số 400 vòng /phút. Cánh quạt dài 0,8 m. Tính tốc độ dài và tốc độ góc của một điểm ở đầu cánh quạt.

Bài giải:

Ta có:

– Tần số: $f = 400$ vòng/phút $ =\dfrac{400}{60}$ vòng/ s $=\dfrac{20}{3}$ vòng/s

– Bán kính: $r = 0,8 m$

Tốc độ góc của một điểm ở đầu cánh quạt:

$\omega = 2\pi f = \displaystyle2.3,14.{{20} \over 3} = 41,87\left( {rad/s} \right)$

Tốc độ dài:

$v = r.\omega = 0,8.41,87 = 33,5\left( {m/s} \right)$

5. Giải bài 12 trang 34 Vật Lý 10

Bánh xe đạp có đường kinh 0,66m. Xe đạp chuyển động thẳng đều với vận tốc 12km/h. Tính tốc độ dài và tốc độ góc của một điểm trên vành bánh đối với người ngồi trên xe.

Bài giải:

Bán kính: $r = \displaystyle{{0,66} \over 2} = 0,33m$

Khi xe đạp chuyển động thẳng đều, một điểm M trên vành bánh xe đối với người quan sát ngồi trên xe chỉ chuyển động tròn đều. (Đối với mặt đất, điểm M còn tham gia chuyển động tịnh tiến) khi đó tốc độ dài của M bằng tốc độ dài của xe.

⇒ Tốc độ dài:

$v = 12km/h = \displaystyle{{12.1000} \over {3600}} \approx 3,33m/s$

Tốc độ góc:

$\omega = \displaystyle{v \over r} = {{3,33} \over {0,33}} = 10,1\left( {rad/s} \right)$

6. Giải bài 13 trang 34 Vật Lý 10

Một đồng hồ treo tường có kim phút dài 10 cm và kim giờ dài 8 cm. Cho rằng các kim quay đều. Tính tốc độ dài và tốc độ góc của điểm đầu hai kim.

Bài giải:

– Kim phút

Bán kính: $r_p = 10cm = 0,1m$

Kim phút quay 1 vòng hết 1 giờ nên chu kì quay của kim phút là: $T_p = 1h = 3600s$

Tốc độ góc của kim phút là:

${\omega _p} = \dfrac{{2\pi }}{ {{T_p}}} = \dfrac{{2\pi } }{ {3600}} =\, 0,00174rad/s$

Tốc độ dài của kim phút là:

${v_p} = {\omega _p}{r_p} = 0,00174.0,1 = {1,74.10^{ – 4}}\left( {m/s} \right) $$= 0,174\left( {mm/s} \right)$

– Kim giờ:

Bán kính: $r_g = 8cm = 0,08m$

Kim giờ quay 1 vòng hết 12 giờ nên chu kì quay của kim giờ là: $T_g = 12h = 43200s$

Tốc độ góc của kim giờ:

${\omega _g} = \dfrac{{2\pi } }{ {{T_g}}} = \dfrac{{2\pi } }{ {43200}} = 0,000145rad/s$

Tốc độ dài của kim giờ là:

${v_g} = {\omega _g}{r_g} = 0,000145.0,08 = {1,16.10^{ – 5}}\left( {m/s} \right) $$= 0,0116\left( {mm/s} \right)$

7. Giải bài 14 trang 34 Vật Lý 10

Một điểm nằm trên vành ngoài của một lốp xe máy cách trục bánh xe 30 cm. Xe chuyển động thẳng đều. Hỏi bánh xe quay bao nhiêu vòng thì số chỉ trên đồng hồ tốc độ của xe sẽ nhảy một số ứng với 1 km.

Bài giải:

Bán kính: $R = 30cm = 0,3m$

Khi bánh xe quay được một vòng thì xe đi được quãng đường bằng chu vi của bánh xe. Quãng đường xe đi được khi bánh xe quay một vòng là:

$s = C = 2\pi R = 2.3,14.0,3 = 1,884 m$

Khi xe đi được $1km = 1000m$ thì số vòng bánh xe quay là:

$n = \displaystyle{{1000} \over {1,884}} \approx 530$ (vòng)

8. Giải bài 15 trang 34 Vật Lý 10

Một chiếc tàu thủy neo tại một điểm trên đường xích đạo. Hãy tính tốc độ góc và tốc độ dài của tàu đối với trục quay của Trái Đất. Biết bán kính của Trái Đất là 6400 km.

Bài giải:

Bán kính Trái Đất: $R = 6400 km = 6 400 000 m$

Coi chuyển động của tàu thủy neo tại một điểm trên đường xích đạo là chuyển động tròn đều với bán kính là bán kính Trái Đất và tâm là tâm Trái Đất.

Trái Đất quay quanh trục của nó được một vòng mất 24h.

⇒ Chu kì quay của 1 điểm nằm trên đường xích đạo quanh trục Trái Đất là:

$T = 24h = 24.3600 = 86400 (s)$.

Tốc độ góc của tàu đối với trục quay của Trái Đất:

$\omega = \displaystyle{{2\pi } \over T} = {{2.3,14} \over {86400}} = {7,269.10^{ – 5}}rad/s$

Tốc độ dài của tàu đối với trục quay của Trái Đất:

$v = ω.R = 7,269.10^{-5}.6400000 = 465 m/s$

Bài trước:

Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 trang 27 sgk Vật Lí 10

Bài tiếp theo:

Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 trang 37 38 sgk Vật Lí 10

Xem thêm:

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 trang 34 sgk Vật Lí 10 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 10 tốt nhất!

“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“