Giải bài tập Vật lý 10 bài 14: Lực hướng tâm
- Thứ ba - 25/06/2019 11:07
- In ra
- Đóng cửa sổ này
Giải bài tập Vật lý 10 bài 14: Lực hướng tâm
A/ HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI CƠ BẢN
1. Phát biểu và viết công thức lực hướng tâm.
Trả lời
Lực hướng tâm là 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.
Công thức lực hướng tâm: Fht =
2. Lực hướng tâm có phải là một loại lực mới như lực hấp dẫn không? Nếu nói “trong ví dụ b” (SGK) vật chịu 4 lực là
, 
,
, thì đúng hay sai? Tại sao?
Trả lời:
Lực hướng tâm không phải là một loại lực mới như lực hấp dẫn mà lực hướng tâm là hợp lực của các lực tác đụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra gia tốc hướng tâm.
• Nếu nói trong ví dụ b vật chịu bốn lực là
, 
,
thì sai. Thực ra lực ma sát nghĩ đã gây ra lực hướng tâm chứ không có lực hướng tâm mới.
3. Nêu một vài ứng dụng của chuyển động li tâm.
Trả lời:
- Ứng dụng chuyển động li tâm trong các trò chơi tàu lượn siêu tốc.
- Ứng dụng trong các môn thể thao như ném dĩa ...
- Ứng dụng khi xiếc người, chạy xe máy trên các máng nghiêng.
4. Một vật có khối lượng m = 20 g đặt ở mép một chiếc bàn quay. Hỏi chỉ được phép quay bàn với tần số vòng lớn nhất bằng bao nhiêu để vật không văng ra khỏi bàn. Cho biết mặt bàn hình tròn, bán kính 1m. Lực ma sát nghi cực đại 0,08 N. Lấy g = 10 m/s2?
Hướng dẫn giải
Lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực hướng tâm do đó để bàn quay mà vật không bị văng ra khỏi bàn thì lực ma sát nghỉ phải lớn hơn hoặc bằng lực hướng tâm cần thiết.
<=>Fmsn ≥ Fhướng tâm =
= mr
<=> Fmsn max
= mr
Mà
<=> Fmsn max = m(2
)2r
Tần số vòng lớn nhất bằng bao nhiêu để vật không văng ra khỏi bàn
F =
=
= 0,318 vòng/s
Đáp số: F = 0,318 vòng/s
5. Một ô tô có khối lượng 1200 kg chuyển động đều qua một đoạn cầu vượt (coi là cung tròn) với tốc độ là 36 km/h. Hãy xác định áp lực của ô tô vào mặt đường tại điểm cao nhất như hình 14.1. Biết bán kính cong của đoạn cầu vượt là 50 m. Lấy g = 10 m/s2.
A. 11 760 N
B. 11950 N
C. 14 400 N
D. 9600N
Hướng dẫn giải:
6. Một vệ tinh nhân tạo quay quanh Trái Đất ở độ cao h bằng bán kính R của Trái Đất. Cho R = 6400 km và lấy g = 10 m/s2. Hãy tính vận tốc và chu kì quay của vệ tinh.
Hướng dẫn giải
B/ HƯỚNG DẪN GIẢI CÁC BÀI TẬP CƠ BẢN
1. Hãy giải thích các hiện tượng sau đây bằng chuyển động li tâm:
- Cho rau đã rửa vào rổ rồi vẩy một lúc thì rau ráo nước.
- Thùng giặt quần áo của máy giặt có nhiều lỗ thủng nhỏ ở thành xung quanh, ở công đoạn vắt nước, van xả nước mở ra và thùng quay nhanh làm áo quần ráo nước.
Trả lời:
- Cho rau đã rửa vào rổ rồi vẩy một lúc thì rau ráo nước vì khi vẩy rô rau theo một đường cong thì theo quán tính các hạt nước sẽ không chuyển động theo rổ làm xuất hiện lực quán tính li tâm đẩy nước ra ngoài theo các lỗ hổng của rổ rau.
- Thùng giặt quần áo của máy giặt có nhiều lỗ thủng nhỏ ở thành xung quanh, ở công đoạn vắt nước, van xả nước mở ra và thùng quay nhanh, lực li tâm làm các hạt nước bị đẩy văng ra ngoài làm cho áo quần ráo nước.
2. Một vật nằm trên mặt mặt bàn tròn đang quay tròn quanh trục của nó. Lực nào đã gây ra gia tốc hướng tâm cho vật quay theo bàn? Tại sao khi bàn quay nhanh đến một mức nào đó thì vật sẽ văng ra khỏi bàn?
Trả lời
- Khi bàn quay tạo ra lực ma sát nghỉ giữa vật với mặt bàn hướng vào tâm O (giao điểm của trục quay với mặt bàn) đã làm cho vật quay theo bàn. Trong trường hợp này lực ma sát nghỉ là lực hướng tâm đã tạo ra gia tốc hướng tâm.
- Khi bàn quay càng nhanh lực hướng tâm càng lớn, tới một lúc độ lớn của lực ma sát nghĩ cực đại nhỏ hơn độ lớn của lực hướng tâm cần thiết, nó không giữ được vật chuyển động tròn theo bàn nữa và do quán tính vật bị đẩy văng ra khỏi bàn.
C/ BÀI TẬP LUYỆN TẬP
3. Một máy bay biểu diễn lượn trên một quĩ đạo tròn bán kính R = 500 m với vận tốc không đổi 540 km/h. Tính vận tốc góc và gia tốc hướng tâm của máy bay.
Hướng dẫn giải:
v = 540 km/h = 150 m/s
Vận tốc góc của máy bay:
= 
= 
= 0,3 rad/s
Gia tốc hướng tâm của máy bay:
= 
= 
= 45(m/s2)
Đáp số:
0,3 rad/s, a = 45(m/s2)
5. Một đĩa quay đều quanh trục qua tâm O với vận tốc quay 150 vòng/ phút.
a) Tính vận tốc góc và chu kì quay.
b) Tính vận tốc dài và gia tốc của một điểm trên đĩa cách tâm 10 cm
Hướng dẫn giải
6. Đoạn đường tròn của một đường cao tốc có bán kính là 200 m được thiết kế cho xe chạy với tốc độ 54 km/h. Bỏ qua ma sát. Lấy g = 9,8 m/s2.
a) Hỏi góc nghiêng của mặt đường phải bằng bao nhiêu?
b) Nếu mặt đường bằng phẳng, không nghiêng thì hệ số ma sát nghĩ giữa xe và mặt đường ít nhất là bao nhiêu để xe khỏi trượt
Hướng dẫn giải:
1. Phát biểu và viết công thức lực hướng tâm.
Trả lời
Lực hướng tâm là 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.
Công thức lực hướng tâm: Fht =
2. Lực hướng tâm có phải là một loại lực mới như lực hấp dẫn không? Nếu nói “trong ví dụ b” (SGK) vật chịu 4 lực là
, , , thì đúng hay sai? Tại sao?Trả lời:
Lực hướng tâm không phải là một loại lực mới như lực hấp dẫn mà lực hướng tâm là hợp lực của các lực tác đụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra gia tốc hướng tâm.
• Nếu nói trong ví dụ b vật chịu bốn lực là
, , thì sai. Thực ra lực ma sát nghĩ đã gây ra lực hướng tâm chứ không có lực hướng tâm mới.3. Nêu một vài ứng dụng của chuyển động li tâm.
Trả lời:
- Ứng dụng chuyển động li tâm trong các trò chơi tàu lượn siêu tốc.
- Ứng dụng trong các môn thể thao như ném dĩa ...
- Ứng dụng khi xiếc người, chạy xe máy trên các máng nghiêng.
4. Một vật có khối lượng m = 20 g đặt ở mép một chiếc bàn quay. Hỏi chỉ được phép quay bàn với tần số vòng lớn nhất bằng bao nhiêu để vật không văng ra khỏi bàn. Cho biết mặt bàn hình tròn, bán kính 1m. Lực ma sát nghi cực đại 0,08 N. Lấy g = 10 m/s2?
Hướng dẫn giải
Lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực hướng tâm do đó để bàn quay mà vật không bị văng ra khỏi bàn thì lực ma sát nghỉ phải lớn hơn hoặc bằng lực hướng tâm cần thiết.
<=>Fmsn ≥ Fhướng tâm =
= mr <=> Fmsn max = mr Mà
<=> Fmsn max = m(2 )2rTần số vòng lớn nhất bằng bao nhiêu để vật không văng ra khỏi bàn
F =
= = 0,318 vòng/sĐáp số: F = 0,318 vòng/s
5. Một ô tô có khối lượng 1200 kg chuyển động đều qua một đoạn cầu vượt (coi là cung tròn) với tốc độ là 36 km/h. Hãy xác định áp lực của ô tô vào mặt đường tại điểm cao nhất như hình 14.1. Biết bán kính cong của đoạn cầu vượt là 50 m. Lấy g = 10 m/s2.
A. 11 760 N
B. 11950 N
C. 14 400 N
D. 9600N
Hướng dẫn giải:
6. Một vệ tinh nhân tạo quay quanh Trái Đất ở độ cao h bằng bán kính R của Trái Đất. Cho R = 6400 km và lấy g = 10 m/s2. Hãy tính vận tốc và chu kì quay của vệ tinh.
Hướng dẫn giải
B/ HƯỚNG DẪN GIẢI CÁC BÀI TẬP CƠ BẢN
1. Hãy giải thích các hiện tượng sau đây bằng chuyển động li tâm:
- Cho rau đã rửa vào rổ rồi vẩy một lúc thì rau ráo nước.
- Thùng giặt quần áo của máy giặt có nhiều lỗ thủng nhỏ ở thành xung quanh, ở công đoạn vắt nước, van xả nước mở ra và thùng quay nhanh làm áo quần ráo nước.
Trả lời:
- Cho rau đã rửa vào rổ rồi vẩy một lúc thì rau ráo nước vì khi vẩy rô rau theo một đường cong thì theo quán tính các hạt nước sẽ không chuyển động theo rổ làm xuất hiện lực quán tính li tâm đẩy nước ra ngoài theo các lỗ hổng của rổ rau.
- Thùng giặt quần áo của máy giặt có nhiều lỗ thủng nhỏ ở thành xung quanh, ở công đoạn vắt nước, van xả nước mở ra và thùng quay nhanh, lực li tâm làm các hạt nước bị đẩy văng ra ngoài làm cho áo quần ráo nước.
2. Một vật nằm trên mặt mặt bàn tròn đang quay tròn quanh trục của nó. Lực nào đã gây ra gia tốc hướng tâm cho vật quay theo bàn? Tại sao khi bàn quay nhanh đến một mức nào đó thì vật sẽ văng ra khỏi bàn?
Trả lời
- Khi bàn quay tạo ra lực ma sát nghỉ giữa vật với mặt bàn hướng vào tâm O (giao điểm của trục quay với mặt bàn) đã làm cho vật quay theo bàn. Trong trường hợp này lực ma sát nghỉ là lực hướng tâm đã tạo ra gia tốc hướng tâm.
- Khi bàn quay càng nhanh lực hướng tâm càng lớn, tới một lúc độ lớn của lực ma sát nghĩ cực đại nhỏ hơn độ lớn của lực hướng tâm cần thiết, nó không giữ được vật chuyển động tròn theo bàn nữa và do quán tính vật bị đẩy văng ra khỏi bàn.
C/ BÀI TẬP LUYỆN TẬP
3. Một máy bay biểu diễn lượn trên một quĩ đạo tròn bán kính R = 500 m với vận tốc không đổi 540 km/h. Tính vận tốc góc và gia tốc hướng tâm của máy bay.
Hướng dẫn giải:
v = 540 km/h = 150 m/s
Vận tốc góc của máy bay:
= = = 0,3 rad/sGia tốc hướng tâm của máy bay:
= = = 45(m/s2)Đáp số:
0,3 rad/s, a = 45(m/s2)5. Một đĩa quay đều quanh trục qua tâm O với vận tốc quay 150 vòng/ phút.
a) Tính vận tốc góc và chu kì quay.
b) Tính vận tốc dài và gia tốc của một điểm trên đĩa cách tâm 10 cm
Hướng dẫn giải
6. Đoạn đường tròn của một đường cao tốc có bán kính là 200 m được thiết kế cho xe chạy với tốc độ 54 km/h. Bỏ qua ma sát. Lấy g = 9,8 m/s2.
a) Hỏi góc nghiêng của mặt đường phải bằng bao nhiêu?
b) Nếu mặt đường bằng phẳng, không nghiêng thì hệ số ma sát nghĩ giữa xe và mặt đường ít nhất là bao nhiêu để xe khỏi trượt
Hướng dẫn giải:
Bản quyền bài viết thuộc về Sachgiai.com. Ghi nguồn Sách giải.com khi đăng lại bài viết này.