Bài viết sẽ chia sẻ với các bạn các kiến thức cơ bản, các công thức cần nhớ về chuyển động tròn đều trong chương trình Vật lý lớp 10 bài 5.
Contents
Các khái niệm
Chuyển động tròn là chuyển động có quỹ đạo là một đường tròn.
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 (vận tốc chuyển động không đổi theo thời gian)
Các công thức Chuyển động tròn đều
Trong đó:
- T: chu kì (s)
- f : tần số (Hz)
- ω: vận tốc góc (rad/s)
- v: vận tốc dài (m/s)
- r: bán kính (m)
- a: gia tốc hướng tâm (m/s2)
- t: thời gian quay (s)
- n: số vòng quay.
Vận dụng các công thức:
* Lưu ý : Khi 1 vật vừa quay tròn đều vừa tịnh tiến , cần chú ý:
- Khi vật có hình tròn lăn không trượt, độ dài cung quay của 1 điểm trên vành bằng quãng đường đi
- Vận tốc của 1 điểm đối với mặt đất được xác định bằng công thức cộng vận tốc
* Vận tốc dài và gia tốc hướng tâm của 1 điểm trên trái đất có vĩ độ φ :
Trái đất quay đều quanh trục đi qua các địa cực nên các điểm trên mặt đất sẽ chuyển động tròn đều cùng vận tốc góc ω , trên các đường tròn có tâm nằm trên trục trái đất
s’ chiều dài đường bay trên mặt đất, h là độ cao, R là bán kính trái đất
+ Xích làm cho ổ đĩa và ổ líp có vành qu4ay cùng quãng đường :
Ổ đĩa quay nđ vòng thì quãng đường vành của nó quay được là sđ = 2π rđ nđ
(nl cũng là số vòng quay của bánh sau)
+ Hai kim giờ, phút lúc t = 0 lệch nhau góc α , thời điểm lệch nhau góc α lần thứ n được xác định bởi: tn(ωph – ωh) = α + 2nπ
Bài tập:
Bài 1: Một điểm nằm ngoài cùng cánh quạt có chiều dài 30cm chuyển động tròn đều với chu kỳ quay là 0,2s. Xác định tốc độ dài và tốc độ góc của điểm đó.
Hướng dẫn giải:
r = 30cm = 0,3m; T = 0,2s
⇒ω = 2π/T = 10π rad/s.
v = rω = 9,42 m/s.
Bài 2: Một chất điểm chuyển động tròn đều trong một phút quay được 300 vòng. Xác định tốc độ dài, tốc độ góc và độ lớn gia tốc hướng tâm của chất điểm biết bán kính quỹ đạo tròn là 40cm
Hướng dẫn giải:
ω = 300vòng/phút = 300.2π/60 (rad/s) = 10π (rad/s); r = 40cm = 0,4m
⇒ω = 10π (rad/s)
v = rω = 0,4.10π = 12,56 m/s.
aht = v2/r = 394,4 (m/s2)
Bài 3. Xác định tỉ số giữa tốc độ góc, tỉ số giữa tốc độ dài, tỉ số giữa gia tốc hướng tâm của chất điểm nằm trên đầu kim phút dài 4cm, kim giờ dài 3cm
Hướng dẫn giải:
Kim phút: T1 = 3600s; r1 = 4cm
⇒ ω1 = 2π/T1; v1 = ω1.r1; a1 = ω12.r1
Kim giờ: T2 = 12*3600s; r2 = 3cm
⇒ ω2 = 2π/T2; v2 = ω2.r2; a2 = ω22.r2
ω1/ ω2 = 12
v1/v2 = 16
a1/a2 = 192
Bài 4. Xác định chu kỳ quay, tốc độ góc, gia tốc hướng tâm của một chất điểm chuyển động tròn đều với tốc độ 64,8km/h trên quĩ đạo có bán kính 30cm.
Hướng dẫn giải:
v = 64,8km/h = 18m/s; r = 30cm
⇒ω = v/r = 60 rad/s.
T = 2π/ω = 0,1s
aht = ω2r = 1080 m/s2.
Bài 5. Xác định tỉ số của tốc độ dài của một điểm trên đầu kim phút và kim giờ biết chiều dài kim giờ nhỏ hơn chiều dài kim phút 1,5 lần.
Hướng dẫn giải:
Kim phút: T1 = 3600(s); r1
Kim giờ: T2 = 12*3600(s); r2 = r1/1,5
⇒v1/v2 = ω1.r1/ ω2.r2 = 18
Bài 6. Coi chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời là chuyển động tròn đều và chuyển động tự quay quanh mình của Trái Đất cũng là chuyển động tròn đều. Biết bán kính của Trái Đất là 6400km, Trái Đất cách Mặt Trời 150triệu km, Chu kỳ quay của Trái Đất quanh Mặt Trời là 365 ngày và 1/4 ngày Trái Đất tự quay quanh mình nó mất 1 ngày. Tính
a) Tốc độ góc và tốc độ dài của tâm Trái Đất trong chuyển động tròn quanh Mặt Trời
b) Tốc độ góc và tốc độ dài của một điểm nằm trên đường xích đạo trong chuyển động tự quay quanh mình của Trái Đất.
c) Tốc độ góc và tốc độ dài của một điểm nằm trên vĩ tuyến 30 trong chuyển động tự quay quanh mình của Trái Đất
Hướng dẫn giải:
a. r = 150 triệu km = 150.109m; T1 = 365,25 ngày = 365,25*24*3600 (s)
ω1 = 2π/T1 = 2.10-7 (rad/s);
v1 = ω1(r + R) = 30001 m/s.
b. R = 6400km = 6400.103m; T2 = 24h = 24*3600 (s)
ω2 = 2π/T2 = 7,27.10-5 (rad/s);
v2 = ω2R = 465 m/s.
c. R = 6400km.cos30o ; T3 = 24h = 24*3600 (s)
ω3 = 2π/T3 = 7,27.10-5(rad/s);
v3 = ω3R cos30o = 402 m/s.
Trên đây là kiến thức cơ bản về chuyển động tròn đều. Hi vọng qua những chia sẻ này, bạn sẽ dễ dàng làm chủ phần kiến thức này, cũng như giải các bài tập nhanh chóng!
