Bài 21 chuyển động tròn lực hướng tâm

Thảo luận 1: Trong hệ mặt trời, chuyển động của một số hành tinh như Trái Đất được xem gần đúng là chuyển động tròn đều xung quanh Mặt Trời Hình 21.3.. Ứng dụng trong thực tế của chuyển

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN

VỚI BÀI HỌC HÔM NAY!

KHỞI ĐỘNG

Em có nhận xét gì về mặt đường đua trong Hình 21.1? Tại sao người ta phải xây dựng mặt đường ở một số đoạn vòng cung có độ nghiêng so với phương ngang như vậy?

BÀI 21:

CHUYỂN ĐỘNG TRÒN

LỰC HƯỚNG TÂM

NỘI DUNG BÀI HỌC

1 Lực hướng tâm

2.Ứng dụng trong thực tế của chuyển động tròn

L (Những kiến thức học được về lực hướng tâm)

Bảng KWL

Dựa vào hình 21.2, em hãy cho biết lực hướng tâm là gì? Công thức tính như thế nào? Phương, chiều ra làm sao?

L (Những kiến thức học được về lực hướng tâm)

- Gia tốc hướng tâm:

- Biểu thức độ lớn của lực hướng tâm là gì?

- Điều kiện để một vật có thể chuyển động tròn là gì?

- Lực hướng tâm là hợp lực tác dụng lên vật phải hướng vào tâm của quỹ đạo của vật.

- Lực hướng tâm có phương dọc theo bán kính, chiều hướng vào tâm quỹ đạo, và được gọi là lực hướng tâm, có độ lớn không đổi và bằng:

L (Những kiến thức học được về lực hướng tâm)

- Lực hướng tâm là gì?

- Theo định luật II Newton, vectơ lực hướng tâm có phương, chiều như thế nào?

- Biểu thức độ lớn của lực hướng tâm là gì?

- Điều kiện để một vật có thể chuyển động tròn là gì?

Thảo luận 1: Trong hệ mặt trời, chuyển động của một số hành tinh như

Trái Đất được xem gần đúng là chuyển động tròn đều xung quanh Mặt Trời ( Hình 21.3) Lực nào đóng vai trò là lực hướng tâm trong chuyển động này của Trái Đất?

Kết quả

Chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời được

xem gần đúng là chuyển động tròn đều

Các hành tinh này có thể chuyển động tròn đều vì các hành tinh chuyển đạo theo quỹ đạo tròn và đi được những cung tròn bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì

Lực tác dụng là lực hấp dẫn do Mặt trời tác dụng lên các hành tinh Lực này đóng vai trò lực hướng tâm

Luyện tập

Vinasat -1 là vệ tinh viễn thông địa tĩnh (có vị trí

cố định trong không gian so với Trái Đất) đầu tiên của Việt Nam được phóng vào vũ trụ năm 2008 Biết khối lượng vệ tinh là m = 2,7 tấn và vệ tỉnh

có quỹ đạo chuyển động nằm trong mặt phẳng xích đạo cách tâm Trái Đất 42 000 km Hãy xác định độ lớn lực hướng tâm do Trái Đất tác dụng lên vệ tinh

Điều kiện để có vệ tinh địa tĩnh là chu kì quay của vệ tinh đúng bằng chu kì tự quay của Trái Đất là 24 giờ, nên ta có:

m

= 2,7 42 000

Trả lời

2 Ứng dụng trong thực tế của chuyển động tròn

 Trường hợp xe chạy theo đường vòng cung trên mặt

đường ngang

Hoàn thành phiếu học tập số 1

Trả lời

Câu 1: Nếu trên mặt đường trơn trượt (ma sát giữa mặt đường và các

vỏ bánh xe không đáng kể), nếu xe bắt đầu chạy vào đường vòng cung thì xe không thể chuyển động tròn mà sẽ tiếp tục chuyển động thẳng do quán tính Từ đó có thể bị lêch ra khỏi cung đường và gây tai nạn

Câu 2: Có những lực nào tác dụng lên xe:

• Trọng lực thẳng đứng, hướng xuống

• Phản lực của mặt đường, vuông góc với mặt đường, hướng lên

Trả lời

Câu 3: Điều kiện để xe chạy theo đường vòng cung là: Cần có lực

ma sát nghỉ giữa các bánh xe và mặt đường.

Câu 4: Lực ma sát này luôn có hướng ngược với khuynh hướng

chuyển động trượt ra ngoài nên có chiều hướng vào bề lõm của đường tròn

Câu 6: Giải pháp an toàn khi xe chạy theo đường vòng cung mặt

đường ngang là giảm tốc độ xe xuống mức giới hạn cho phép

Thảo luận 2 Khi ô tô chạy

theo đường vòng cung, tài xế cần lưu ý những điều gì để tránh xảy ra tai nạn?

Trả lời: Khi ô tô chạy theo đường vòng cung, xe có xu hướng trượt

ra ngoài Do đó, tài xế cần chú ý giảm tốc độ và tránh cua gấp để giảm xu hướng trượt ra ngoài

Mở rộng

Khi xe chạy trên đường đèo, trong đường đua có tốc độ cao (Hình 21.5), hoặc mặt đường trơn trượt, lực ma sát giữa các bánh xe và mặt đường không đủ để tạo lực hưởng tâm do phải tồn tại lực hướng tâm để xe có thể thực hiện chuyển động tròn, mặt đường phải được thiết kế nghiêng một góc 0 so với phương ngang để hợp lực

hướng vào tâm đường tròn và đóng vai trò lực hướng tâm, bảo đảm cho xe chạy

vòng theo quỹ đạo tròn Dù vậy, tốc độ của xe cũng bị giới hạn để xe không bị trượt ra khỏi cung tròn.

LUYỆN TẬP Câu 1: Chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời có thể

xem như là chuyển động tròn đều vì:

D vectơ vận tốc của Trái Đất luôn không đổi

LUYỆN TẬP

Câu 2 Để một vật có khối lượng bằng 12 kg chuyển động tròn đều

trên quỹ đạo có bán kinh 0,4 m với tốc độ 8 m/s thì lực hướng tâm phải có độ lớn gần nhất với giá trị nào sau đây

LUYỆN TẬP

Câu 3 Một vật nặng có khối lượng 4 kg được buộc vào đầu một sợi dây dài

L =1.2 m Người ta dùng một máy cơ để quay đầu còn lại của dây sao cho vật nặng chuyển động tròn đều Biết lực căng tối đa để dây không đứt có giá trị bằng 300 N Để dây không đứt, vật được phép quay với tốc độ tối đa là

A 7,91 vòng/s.

B 1,26 vòng/s.

C 2,52 vòng/s N

D 1,58 vòng/s

LUYỆN TẬP

Câu 4 Xét chuyển động của một con

lắc đơn (Hình 21.1) gồm một vật nặng,

kích thước nhỏ được treo vào đầu của

một sợi dây mảnh, không dãn, có khối

lượng không đáng kể Đầu còn lại của

dây treo vào một điểm cố định Trong

quá trình chuyển động của vật nặng

trong một mặt phẳng thẳng đứng, tại vị

trí nào ta xem có thể xem chuyển động

của vật có tính chất tương đương

chuyển động tròn đều?

VẬN DỤNG

Câu 1: Cho bán kính cung tròn mà xe chạy theo bằng 35,0 m Hệ số ma sát

nghỉ giữa mặt đường và bánh xe bằng 0,523 Xác định tốc độ tối đa để xe có thể đi vào đoạn đường cung tròn an toàn

VẬN DỤNG

Câu 2 Khi xe chạy theo đường vòng cung nằm ngang, tốc độ tối đa của xe để giữ an

toàn phụ thuộc như thế nào vào ma sát nghỉ và bán kính đường tròn? Tốc độ này có phụ thuộc vào trọng lượng xe hay không? Từ đó hãy đề xuất những yếu tôc quan trọng cần lưu ý khi thiết kế cầu đường có hình vòng cung

Khi xe chạy vào đường vòng cung nằm ngang, tốc độ tối đa của

xe để giữu an toàn phụ thuộc vào căn bậc hai tích của hệ số ma sát nghỉ và bán kính đường tròn Khi thiết kế cầu đường có hình vòng cung, cần lưu ý thiết kế sao cho tốc độ an toàn lớn nhất có thể, bằng cách làm đường nhám (tăng hệ số ma sát trượt) và tạo vòng cung lớn (tăng bán kính).

VẬN DỤNG

Câu 3: Mô hình đơn giản của nguyên tử hydrogen giả sử rằng ecletron

chuyển động tròn đều quanh hạt nhân với tốc độ 2,2.106m/s Quỹ đạo chuyển động có bán kính bằng 0,53.10-10 m Hãy tính độ lớn của lực tương tác giữa electron và hạt nhân

Trả lời:

Độ lớn lực tương tác giữa electron và hạt nhân là:

F = = 9,109.(N)

CẢM ƠN CÁC EM ĐÃ

LẮNG NGHE BÀI GIẢNG!