Vật lí lớp 10

Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 trang 114 115 sgk Vật Lí 10

Hướng dẫn giải Bài 21. Chuyển động tịnh tiến của vật rắn. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định sgk Vật Lí 10. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 trang 114 115 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

I – Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn

1. Định nghĩa

Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn là chuyển động trong đó đường thẳng nối hai điểm bất kì của vật luôn luôn song song với chính nó.

Ví dụ:

– Chuyển động của ô tô trên đoạn đường thẳng là chuyển động tịnh tiến.

– Người ngồi trên chiếc đu quay chuyển động tịnh tiến.

2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến

Được xác định bằng định luật II Niutơn.

\(\overrightarrow{a}\) = \(\frac{\overrightarrow{F}}{m}\) hay \(\overrightarrow{F}\) = m\(\overrightarrow{a}\)

Trong đó \(\overrightarrow{F}\) = \(\overrightarrow{F_{1}}\) + \(\overrightarrow{F_{2}}\) +….. là hợp lực tác dụng lên vật, m là khối lượng của vật.

II – Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định

1. Đặc điểm của chuyển động quay. Tốc độ góc

– Khi vật rắn quay quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật có cùng một tốc độ góc ω, gọi là tốc độ góc của vật.

– Vật quay đều thì ω = const. Vật quay nhanh dần thì ω tăng dần. Vật quay chậm dần thì ω giảm dần.

2. Tác dụng của momen lực đối với một vật quay quanh một trục

Momen lực tác dụng vào một vật quay quanh một trục cố định làm thay đổi tốc độ góc của vật.

3. Momen quán tính

– Đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật trong chuyển động quay gọi là momen quán tính của vật.

– Momen quán tính của một vật đối với một trục quay phụ thuộc vào khối lượng của vật và sự phân bố khối lượng đó đối với trục quay.

– Momen quán tính của vật càng lớn thì vật càng khó thay đổi tốc độ góc và ngược lại.

CÂU HỎI (C)

1. Trả lời câu hỏi C1 trang 111 Vật Lý 10

Chuyển động của những vật sau đây có phải là chuyển động tịnh tiến không? Tại sao?

– Chuyển động của bè nứa trên một đoạn sông thẳng.

– Chuyển động của người ngồi trong chiếc đu đang quay (Hình 21.3).

Trả lời:

– Chuyển động của bè nứa trên sông là chuyển động tịnh tiến thẳng.

– Chuyển động của lồng (ghế ngồi) của người ngồi trong chiếc đu đang quay là chuyển động tịnh tiến cong.

Vì nó thỏa mãn định nghĩa chuyển động tịnh tiến: chuyển động trong đó đường thẳng nối hai điểm bất kì của vật luôn song song với chính nó.

2. Trả lời câu hỏi C2 trang 112 Vật Lý 10

Tại sao khi hai vật có trọng lượng bằng nhau thì ròng rọc vẫn đứng yên sau khi thả tay?

Trả lời:

Lực căng dây T1 gây ra một momen lực làm quay ròng rọc.

Lực căng dây T1 gây ra một momen lực làm quay ròng rọc bằng với momen lực căng dây T1 gây ra.

Tổng momen lực tác dụng lên ròng rọc:

M1 + (- M2) = (T1 – T2)R

Nếu hai vật có trọng lượng bằng nhau ⇒ T1 = T2

⇒ Tổng momen lực bằng không, hay ròng rọc nằm cân bằng.

3. Trả lời câu hỏi C3 trang 113 Vật Lý 10

Đo thời gian chuyển động của vật 1 cho đến khi chạm sàn (gọi là to).

Trả lời:

Học sinh dùng đồng hồ đo thời gian chuyển động của vật 1 cho đến khi chạm sàn ứng với độ cao h của 1 vật cho trước.

4. Trả lời câu hỏi C4 trang 113 Vật Lý 10

Đo thời gian chuyển động t1 của một vật cho tới khi chạm sàn. So sánh t1 với to rồi rút ra kết luận về mức quán tính của vật.

Trả lời:

Nếu t1 < to thì tốc độ góc của ròng rọc tăng nhanh hơn ứng với khối lượng của ròng rọc nhỏ hơn.

→ Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc vào khối lượng của vật.

5. Trả lời câu hỏi C5 trang 113 Vật Lý 10

Đo thời gian chuyển động t2 của vật 1 cho tới khi chạm sàn, so sánh với to để rút ra kết luận về mức quán tính của vật.

Trả lời:

– Nếu t2 < to , tốc độ góc của ròng rọc tăng nhanh hơn ứng với sự phân bố khối lượng gần trục quay hơn.

– Ngược lại: sự phân bố khối lượng xa trục quay hơn, chủ yếu ở vành ngoài thì tốc độ góc của ròng rọc tăng chậm hơn, t2 > to.

→ Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đó đối với trục quay.

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 trang 114 115 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 114 Vật Lý 10

Thế nào là chuyển động tịnh tiến? Cho một ví dụ về chuyển động tịnh tiến thẳng và một ví dụ về chuyển động tịnh tiến cong?

Trả lời:

Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn là chuyển động trong đó đường thẳng nối hai điểm bất kì của vật luôn luôn song song với nó.

Ví dụ:

– Các ghế ngồi trong đu quay chuyển động tịnh tiến (chuyển động cong).

– Chuyển động của toa tàu trên đoạn đường ray thẳng (chuyển động tịnh tiến thẳng).

2. Giải bài 2 trang 114 Vật Lý 10

Có thể áp dụng định luật II Niu-tơn cho chuyển động tịnh tiến được không? Tại sao?

Trả lời:

Có thể áp dụng định luật II Niu-tơn cho chuyển động tịnh tiến vì tất cả các điểm của vật đều chuyển động như nhau nghĩa là có cùng gia tốc.

3. Giải bài 3 trang 114 Vật Lý 10

Momen lực có tác dụng như thế nào đối với một vật quay quanh một trục cố định?

Trả lời:

Momen lực tác dụng vào một vật quay quanh một trục cố định làm thay đổi tốc độ góc của vật.

4. Giải bài 4 trang 114 Vật Lý 10

Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc những yếu tố nào?

Trả lời:

Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc vào khối lượng của vật và sự phân bố khối lượng đó đối với trục quay.

?

1. Giải bài 5 trang 114 Vật Lý 10

Một vật có khối lượng m = 40 kg bắt đầu trượt trên sàn nhà dưới tác dụng của một lực nằm ngang F = 200 N. Hệ số ma sát trượt giữa vật và sàn µt = 0,25. Hãy tính:

a) Gia tốc của vật;

b) Vận tốc của vật ở cuối giây thứ ba;

c) Đoạn đường mà vật đi được trong 3 giây đầu. Lấy g = 10 m/s2.

Bài giải:

a) Vật chịu tác dụng của các lực được biểu diễn trên hình vẽ. Chọn hệ trục tọa độ Oxy có O trùng với vị trí ban đầu khi vật bắt đầu chuyển động. Chiều dương là chiều chuyển động.

Áp dụng định luật II – Niuton:

\(\vec P + \vec N + \vec F + {\rm{ }}\overrightarrow {{F_{ms}}} = m\vec a\) (1)

Chiếu (1) lên Ox ta được: F – Fms = ma (2)

Chiếu (1) lên Oy ta được: N – P = 0 ⇒ N = P = mg (3)

Mà Fms = µN (4)

Từ (2), (3) và (4)

\( \Rightarrow F – \mu mg = ma\)

\( \Rightarrow a = {{F – \mu mg} \over m} = {{200 – 0,25.40.10} \over {40}} = 2,5\left( {m/{s^2}} \right)\)

b) Vận tốc của vật ở cuối giây thứ ba:

\(v = {v_0} + at = 0 + 2,5.3 = 7,5\left( {m/s} \right)\)

c) Quãng đường vật đi được trong 3 giây đầu:

\(s = {v_0}t + {{a{t^2}} \over 2} = 0.3 + {{{{2,5.3}^2}} \over 2} = 11,25m\).

2. Giải bài 6 trang 115 Vật Lý 10

Một vật có khối lượng m = 4,0 kg chuyển động trên mặt sàn nằm ngang dưới tác dụng của một lực \(\overrightarrow F\) hợp với hướng chuyển động một góc α = 30o (Hình 21.6). Hệ số ma sát trượt giữa vật và sàn là µt = 0,30. Tính độ lớn của lực để:

a) Vật chuyển động với gia tốc bằng 1,25 m/s2;

b) Vật chuyển động thẳng đều. Lấy g = 10 m/s2.

Bài giải:

Các lực tác dụng lên vật m được biểu diễn trên hình vẽ.

Áp dụng định luật II – Niuton:

\(\vec F + \vec P + \vec N + \overrightarrow {{F_{m{\rm{s}}}}} = m\vec a\) (1)

Chọn hệ trục Oxy với chiều dương là chiều chuyển động theo phương Ox.

Chiếu phương trình (1) lên Ox ta được:

\(Fcos\alpha – {F_{ms}} = ma\;\) (2)

Chiếu phương trình (1) lên Oy ta được:

\(N + Fsin\alpha – P = 0 \Rightarrow N = P – Fsin\alpha \)(3)

Mà \({F_{ms}} = \;{\mu _t}N = {\mu _t}\left( {P – F\sin \alpha } \right)\)(4)

Từ (2), (3) và (4)

\(\eqalign{
& \Rightarrow Fcos\alpha – {\mu _t}(P – Fsin\alpha ) = ma \cr&\Rightarrow Fcos\alpha – {\mu _t}P + \mu Fsin\alpha = ma \cr
& \Rightarrow F(cosa + {\mu _t}sina) = ma + {\mu _t}mg \cr
& \Rightarrow F = {{m\left( {{\mu _t}g + a} \right)} \over {\cos \alpha + {\mu _t}.\sin \alpha }} \cr} \)

a) Khi a = 1,25 m/s2

\(F = {{4.\left( {0,3.10 + 1,25} \right)} \over {c{\rm{os}}30 + 0,3.\sin 30}} \)

\(= {{4.\left( {0,3.10 + 1,25} \right)} \over {{{\sqrt 3 } \over 2} + 0,3.{1 \over 2}}} = 16,7N\)

b) Vật chuyển động thẳng đều $a = 0$.

\(F = {{4.\left( {0,3.10 + 0} \right)} \over {c{\rm{os}}30 + 0,3.\sin 30}} \)

\(= {{4.\left( {0,3.10 + 0} \right)} \over {{{\sqrt 3 } \over 2} + 0,3.{1 \over 2}}} = 11,81N\).

3. Giải bài 7 trang 115 Vật Lý 10

Một xe ca có khối lượng 1250 kg được dùng để kéo một xe moóc có khối lượng 325 kg. Cả hai xe cùng chuyển động với gia tốc 2,15 m/s2. Bỏ qua chuyển động quay của các bánh xe. Hãy xác định:

a) hợp lực tác dụng lên xe ca;

b) hợp lực tác dụng lên xe moóc.

Bài giải:

Gọi mA là khối lượng của xe ca.

mB là khối lượng của xe moóc.

Chọn trục Ox nằm ngang, chiều dương là chiều chuyển động.

Áp dụng định luật II – Niuton ta có: \(\overrightarrow F = m\overrightarrow a \)

a) Hợp lực tác dụng lên xe ca (xe A) chính là hợp lục tác dụng lên hệ (A và B).

Fhl = (mA + mB)a = (1250 +325). 2,15 = 3386,25 N

b) Hợp lực tác dụng lên xe moóc (xe B):

Fhl = mB.a = 325.2,15 = 698,75 N.

4. Giải bài 8 trang 115 Vật Lý 10

Một vật đang quay quanh một trục với tốc độ góc ω = 6,28 rad/s. Nếu bỗng nhiên momen lực tác dụng lên nó mất đi thì

A. vật dừng lại ngay.

B. vật đổi chiều quay.

C. vật quay đều với tốc độ góc ω = 6,28 rad/s.

D. vật quay chậm dần rồi dừng lại.

Chọn đáp án đúng.

Bài giải:

Một vật đang quay quanh một trục với tốc độ góc ω = 6,28 rad/s. Nếu bỗng nhiên momen lực tác dụng lên nó mất đi thì vật quay đều với tốc độ góc ω = 6,28 rad/s.

⇒ Đáp án: C.

5. Giải bài 9 trang 115 Vật Lý 10

Đối với một vật quay quanh một trục cố định, câu nào sau là đúng?

A. Nếu không chịu momen lực tác dụng thì vật phải đứng yên.

B. Khi không còn momen lực tác dụng thì vật đang quay sẽ lập tức dừng lại.

C. Vật quay được là nhờ có momen lực tác dụng lên nó.

D. Khi thấy tốc độ góc của vật thay đổi thì chắc chắn là đã có momen lực tác dụng lên vật.

Bài giải:

Khi thấy tốc độ góc của vật thay đổi thì chắc chắn là đã có momen lực tác dụng lên vật.

⇒ Đáp án: D.

6. Giải bài 10 trang 115 Vật Lý 10

Mức quán tính của một vật quay quanh một trục không phụ thuộc vào

A. khối lượng của vật.

B. hình dạng và kích thước của vật.

C. tốc độ góc của vật.

D. vị trí của trục quay.

Chọn đáp án đúng.

Bài giải:

Vì momen quán tính của một vật đối với một trục quay phụ thộc vào khối lượng của vật và vào sự phân bố khối lượng đó đối với trục quay nên nó không thuộc vào tốc độ góc của vật.

⇒ Đáp án: C.

Bài trước:

Bài tiếp theo:

Xem thêm:

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 trang 114 115 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“