Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 trang 82 83 sgk Vật Lí 10

Nội Dung

Hướng dẫn giải Bài 14. Lực hướng tâm sgk Vật Lí 10. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 trang 82 83 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 – Lực hướng tâm

1. Định nghĩa

– Lực hướng tâm là lực (hay hợp của các lực) tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm.

– Lực hướng tâm không phải là một loại lực mới, mà chỉ là một trong các lực đã học hay hợp lực của các lực đó. Nó gây ra gia tốc hướng tâm nên gọi là lực hướng tâm.

2. Công thức

F_ht = ma_ht = $\dfrac{mv^{2}}{r}$ = mω²r

Trong đó:

F_ht là lực hướng tâm (N)

m là khối lượng của vật (kg)

a_ht 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)

ω là tốc độ góc của vật chuyển động tròn đều (rad/s)

II – Chuyển động li tâm

1. Định nghĩa

Trong chuyển động tròn của một vật, khi lực ma sát nghỉ cực đại không đủ lớn để đóng vai trò của lực hướng tâm, lúc này vật trượt trên mặt tiếp xúc rồi văng ra theo phương tiếp tuyến quỹ đạo. Chuyển động này gọi là chuyển động li tâm.

⇒ Chuyển động li tâm là chuyển động lệch ra khỏi quỹ đạo tròn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo của vật.

2. Ứng dụng

– Máy vắt li tâm (trong máy giặt): Khi cho máy quay nhanh, lực liên kết giữa nước và vải không đủ lớn để đóng vài trò là lực hướng tâm. Khi đó nước tách ra khỏi vải thành giọt và bắn ra ngoài theo lỗ lưới.

– Tương tự các rổ thường dùng có nhiều lỗ nhỏ để tách nước ra khỏi vật bị ướt.

Tác hại:

Xe qua chỗ rẽ mà chạy nhanh quá sẽ bị trượt li tâm dễ gây tai nạn. Vì vậy để tránh gây tai nạn, thường lắp các biển báo xe đi chậm hay những đoạn đường cong phải được làm nghiêng về phía tâm cong…

CÂU HỎI (C)

Trả lời câu hỏi C1 trang 81 Vật Lý 10

a) Lực nào đã gây ra gia tốc hướng tâm cho vật?

b) Tại sao khi bàn quay nhanh đến một mức nào đó thì vật sẽ văng ra ngoài bàn?

Trả lời:

a) Lực hấp dẫn gây ra gia tốc hướng tâm cho các vệ tinh, hành tinh chuyển động xung quanh Trái Đất, xung quanh Mặt Trời. Một số trường hợp lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực hướng tâm.

b) Nếu bàn quay nhanh đến một tốc độ nào đó thì độ lớn của lực ma sát nghỉ cực đại nhỏ hơn độ lớn của lực hướng tâm cần thiết nên vật trượt trên bàn ra xa tâm quay, văng ra ngoài.

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 trang 82 83 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 82 Vật Lý 10

Phát biểu và viết công thức của lực hướng tâm?

Trả lời:

Lực hướng tâm là lực (hay hợp của các lực) tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm.

${F_{ht}} = m{a_{ht}} = {{m{v^2}} \over r} = m{\omega ^2}r$

2. Giải bài 2 trang 82 Vật Lý 10

a) Lực hướng tâm có phải là một loại lực mới như lực hấp dẫn hay không?

b) Nếu nói (trong ví dụ b sgk) vật chịu 4 lực $\overrightarrow P ,\overrightarrow N ,{\overrightarrow F _{m{\rm{s}}n}}$ và ${F_{ht}}$ thì đúng hay sai? Tại sao?

Trả lời:

a) Lực hướng tâm không phải là một loại lực mới như lực hấp dẫn, lực hướng tâm có thể là một lực hoặc hợp lực của các lực chúng ta đã học

b) Nếu nói (trong ví dụ b sgk) vật chịu 4 lực $\overrightarrow P ,\overrightarrow N ,{\overrightarrow F _{m{\rm{s}}n}}$ và ${F_{ht}}$ là sai.

Vì trong trường hợp này vật chỉ chịu tác dụng của 3 lực $\overrightarrow P ,\overrightarrow N ,{\overrightarrow F _{m{\rm{s}}n}}$. Lực ma sát chỉ đóng vai trò là lực hướng tâm.

3. Giải bài 3 trang 82 Vật Lý 10

Nêu một vài ứng dụng của chuyển động li tâm?

Trả lời:

Một vài ứng dụng của chuyển động li tâm:

– Máy vắt li tâm.

– Máy gia tốc li tâm.

– Thùng giặt quần áo của máy giặt.

?

1. Giải bài 4 trang 82 Vật Lý 10

Một vật có khối lượng m = 20g đặt ở mép một chiếc bàn quay. Hỏi phải quay bàn với tần số vòng lớn nhất là bao nhiêu để vật không bị văng ra khỏi bàn? Cho biết mặt bàn hình tròn, bán kính 1 m. Lực ma sát nghỉ cực đại bằng 0,08N.

Bài giải:

Ta có:

+ Điều kiện để vật không bị văng ra khỏi bàn là: ${F_{ht}} \le {\left( {{F_{msn}}} \right)_{max}}$ (1)

+ Lực hướng tâm: ${F_{ht}} = m{a_{ht}} = m{\omega ^2}r$

Lại có: $\omega = 2\pi f$

Suy ra: ${F_{ht}} = m{\left( {2\pi f} \right)^2}r$

Thay vào (1) ta được:

$m{\left( {2\pi f} \right)^2}r \le {\left( {{F_{msn}}} \right)_{max}}$

$ \Rightarrow {f^2} \le \dfrac{{{{\left( {{F_{msn}}} \right)}_{max}}}}{{m.4{\pi ^2}.r}}$

Theo đầu bài ta có:

– Lực ma sát nghỉ cực đại: ${\left( {{F_{msn}}} \right)_{max}} = 0,08N$

– Khối lượng của vật: $m = 20g = 0,02kg$

– Bán kính: $r = 1m$

Thay số liệu vào (2) ta được:

$\begin{array}{l}{f^2} \le \dfrac{{0,08}}{{0,02.4{\pi ^2}.1}} = 0,010132\\ \Rightarrow f \le 0,31\end{array}$

$ \Rightarrow {f_{max}} = 0,31$ vòng/s

2. Giải bài 5 trang 83 Vật Lý 10

Một ô tô có khối lượng 1200 kg chuyển động đều qua một đoạn cầu vượt (coi là cung tròn) với tốc độ 36 km/h. Hỏi áp lực của ô tô vào mặt đường tại điểm cao nhất (hình 14.7) bằng bao nhiêu? Biết bán kính cong của đoạn cầu vượt là 50 m. Lấy $g = 10m/s^2$.

A. 11 760N ; B. 11 950N

C. 14 400N ; D. 9 600N

Bài giải:

Ta có: v = 36km/h = 10m/s; R = 50m; m = 1200kg; $g = 10m/s^2$

Khi ô tô chuyển động đến điểm cao nhất, các lực tác dụng lên xe được biểu diễn như hình vẽ:

Áp dụng đinh luật II Niu – tơn ta có: $\vec P + \vec N = m\overrightarrow {{a_{ht}}} $ (*)

Chọn chiều dương hướng vào tâm, chiếu phương trình (*) lên phương bán kính ta được:

$\eqalign{
& P – N = {{m{v^2}} \over R} \Rightarrow N = P – {{m{v^2}} \over R} = mg – {{m{v^2}} \over R} \cr
& \Rightarrow N = 1200.10 – {{{{1200.10}^2}} \over {50}} = 9600N \cr} $

⇒ Đáp án: D.

3. Giải bài 6 trang 83 Vật Lý 10

Một vệ tinh nhân tạo bay quanh Trái Đất ở độ cao h bằng bán kính R của Trái Đất. Cho R = 6 400km và lấy g = 10m/s². Hãy tính tốc độ và chu kì quay của vệ tinh.

Bài giải:

Khối lượng của Trái Đất và vệ tinh lần lượt là M và m.

Bán kính của Trái Đất là R = 6400km. Vệ tinh nhân tạo bay quanh Trái Đất ở độ cao h = R ⇒ bán kính quỹ đạo tròn của vệ tinh từ vệ tinh đến tâm Trái Đất là: R + h = R + R = 2R.

Khi vệ tinh chuyển động tròn đều quanh Trái Đất, lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vệ tinh đóng vai trò là lực hướng tâm.

Ta có: ${F_{hd}} = {F_{ht}} \Leftrightarrow G{{mM} \over {{{(R + h)}^2}}} = {{m{v^2}} \over {R + h}}$

$ \Rightarrow v = \sqrt {{{mM} \over {R + h}}} \Rightarrow v = \sqrt {{{GM} \over {2R}}} $ (1)

Mặt khác do: $g = {{GM} \over {{R^2}}} \Leftrightarrow g{R^2} = GM$ (2)

Từ (1) và (2) $ \Rightarrow v = \sqrt {{{g{R^2}} \over {2R}}} = \sqrt {{{gR} \over 2}} = \sqrt {{{{{10.6400.10}^3}} \over 2}} $$= 5656,9\left( {m/s} \right)$

Công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc:

$\eqalign{
& v = \omega \left( {R + h} \right) \Rightarrow \omega = {v \over {R + h}}\cr& \Rightarrow T = {{2\pi } \over \omega } = {{2\pi } \over {{v \over {R + h}}}} = {{2\pi \left( {R + h} \right)} \over v} = {{4\pi R} \over v} \cr
& \Rightarrow T = {{{{4.3,14.6400.10}^3}} \over {5656,9}} = 14209,9s \cr} $

4. Giải bài 7 trang 83 Vật Lý 10

Hãy giải thích các hiện tượng sau đây bằng chuyển động li tâm:

a) Cho rau đã rửa vào rổ rồi vẩy một lúc thì ráo nước.

b) Thùng giặt quần áo của máy giặt có nhiều lỗ thủng nhỏ ở xung quanh (Hình 14.8) . Ở công đoạn vắt nước, van xả nước mở ra và thùng quay nhanh làm quần áo ráo nước.

Bài giải:

a) Lực liên kết giữa giọt nước và rau có giá trị cực đại nhất định. Khi ta vẩy nhanh, lực liên kết này nhỏ hơn lực hướng tâm cần thiết nên không giữ được các giọt nước chuyển động tròn theo rau. Cho nên các giọt nước văng qua lỗ của rổ ra ngoài

b) Khi cho thùng quay nhanh, lực liên kết giữa nước và vải không đủ lớn để đóng vai trò lực hướng tâm. Khi ấy, nước tách ra khỏi vải thành giọt và bắn ra ngoài qua lỗ thủng nhỏ ở thành xung quanh.

Bài trước:

Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 trang 78 79 sgk Vật Lí 10

Bài tiếp theo:

Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 trang 88 sgk Vật Lí 10

Xem thêm:

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 trang 82 83 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“