Giải bài 1,2,3 ,4,5,6 ,7 trang 82,83 SGK Lý 10: Lực hướng tâm

Tóm tắt lý thuyết và giải bài tập 1,2,3 ,4 trang 82; bài 5,6,7 trang 83 SGK Vật Lý 10: Lực hướng tâm

A. Tóm Tắt Lý Thuyết: Lực hướng tâm

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.

2. Công thức :

II. Chuyển động li tâm

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

B. Giải bài tập trang 82,83 SGK Vật Lý lớp 10: Lực hướng tâm

Bài 1 trang 82 SGK Vật Lý 10

Phát biểu và viết công thức của lực hướng tâm?

Đáp án và hướng dẫn giải bài 1:

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.

Bài 2 trang 82 SGK 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 sgk) vật chịu 4 lực P, N, Fmsn , Fht thì đúng hay sai? Tại sao?

Đáp án và hướng dẫn giải bài 2:

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) b) Nếu nói (trong ví dụ sgk) vật chịu 4 lực P, N, Fmsn , Fht thì sai

Bài 3 trang 82 SGK Vật Lý 10

Nêu một vài ứng dụng của chuyển động li tâm?

Đáp án và hướng dẫn giải bài 3:

máy vắt li tâm

Bài 4 trang 82 SGK 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 1m. Lực ma sát nghỉ cực đại bằng 0,08N.

Đáp án và hướng dẫn giải bài 4:

Ta có: f = 1/T = w/2π => w = 2πf = w² = 4π² f²
Lực hướng tâm tác dụng vào vật:
F = mw²r = m.4 π² f²r = 20.10 -³ . 4 .(3,14)² .f² = 8.10-² . 9,8596 .f²

Để vật không văng ra khỏi mặt bàn ta phải có:
F = Fmsn ⇔ 8.10-² . 9,8596 . f² = 8.10-²

Vậy muốn vật không bị văng ra khỏi mặt bàn thì tần số quay của bàn lớn nhất là: f = 0,31 s^-1

Bài 5 trang 83 SGK 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 36km/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 50m. Lấy g = 10m/s².

A. 11 760N

B. 11 950N

C. 14 400N

D. 9 600N

Đáp án và hướng dẫn giải bài 5:

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

Phương trình định luật II Niu- tơn cho:
→P + →N = →Fht (1)

Chọn chiều dương hướng vào tâm, chiếu phương trình (1) lên phương bán kính ta được

N = 9 600N ( N = Q = áp lực lên cầu)

Bài 6 trang 83 SGK 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/s^2. 

Hãy tính tốc độ và chu kì quay của vệ tinh.

Đáp án và hướng dẫn giải bài 6:

Khi vệ tinh chuyển động tròn đều quanh trái đất, lực hấp dẫn giữa trái đất và vệ tinh đóng vai trò là lực hướng tâm. Ta có:

Mặt khác:

Từ (1) (2) và (3) =>

Vận tốc góc của vệ tinh:

v = wR = w(2R)

Chu kì quay của vệ tinh:

Bài 7 trang 83 SGK 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 rao nước

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

Đáp án và hướng dẫn giải bài 7:

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 => Rau sẽ ráo nước nhanh chóng

b) Tương tự trên lực liên kết giữa giọt nước và quần áo này nhỏ hơn lực hướng tâm cần thiết nên không giữ được các giọt nước chuyển động tròn theo áo quần nên các giọt nước văng ra theo các lỗ nhỏ ở thành xung quanh ra ngoài làm cho quần áo ráo nước.