Bài 22. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm. Hiện tượng tăng, giảm, mất trọng lượng

Bài 22. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm. Hiện tượng tăng, giảm, mất trọng lượng tài liệu, giáo án, bài giảng , luậ...

Lùc h íng t©m vµ lùc qu¸n tÝnh li t©m.

hiÖn t îng t¨ng, gi¶m, mÊt träng l îng

1 Lùc h íng t©m vµ lùc qu¸n tÝnh li t©m

a Lùc h íng t©m

b Lùc qu¸n tÝnh li t©m

2 HiÖn t îng t¨ng , gi¶m, mÊt träng l îng

a Kh¸i niÖm vÒ träng lùc, träng l îng

b Sù t¨ng, gi¶m, mÊt träng l îng

Pham Hien - Luc quan tinh li tam 2 04/14/24 11:08 AM

1 Lực h ớng tâm và lực quán tính li tâm

a Lực h ớng tâm.

* Lực gây ra gia tốc h ớng tâm cho vật chuyển động tròn đều gọi

là lực h ớng tâm

- Biểu thức:

2 ht

F   m r

- Ta có v 2r .Thay vào biểu thức lực h ớng tâm ta đ ợc:

2

mv

r

.

O

Fht

aht

VÝ dô vÒ lùc h íng t©m

-khi d©y buéc vµo vËt vµ quay chËm, d©y quÐt thµnh mét mÆt nãn,

+ vÝ dô 1.

O

Q

Fht

-hîp lùc cña lùc c¨ng vµ träng lùc lµ lùc h íng t©mT P

Pham Hien - Luc quan tinh li tam 4 04/14/24 11:08 AM

+ ví dụ 2.

- Một vật đặt trên một cái bàn quay Nếu bàn quay không quá

nhanh, vật sẽ cùng quay với bàn

Fmsn N

P

O

- Khi đó lực Fmsn giữa vật và bàn là lực h ớng tâm

- Mặt trăng hoặc các vệ tinh nhân tạo quay quanh trái đất Lực

hấp dẫn giữa trái đất và các vật đó là lực h ớng tâm

+Ví dụ 3.

Fhd g

Trái đất Mặt trăng

Pham Hien - Luc quan tinh li tam 6 04/14/24 11:08 AM

+ ví dụ 4



Q

P

- Khi ô tô chuyển động qua một khúc quanh hoặc đ ờng

vòng, mặt đ ờng th ờng làm nghiêng vào bên trong

- Hợp lực của trọng lực và phản lực của mặt đ ờng là lực h ớng tâm

- Khi một vật chuyển động tròn đều, hợp lực của

các lực tác dụng lên vật là lực h ớng tâm

* Nhận xét:

Pham Hien - Luc quan tinh li tam 8 04/14/24 11:08 AM

- Xét ví dụ vật trên bàn quay,

trong hệ quy chiếu quán tính

gắn với mặt đất, vật có gia tốc h

ớng tâm do lực ma sát gây ra

b Lực quán tính li tâm.

- Trong hệ quy chiếu Oxyz gắn

với bàn( Oz là trục quay) thì vật

đang ở trạng thái cân bằng

- Ta coi rằng vật chịu tác dụng của

lực quán tính

F         ma       

- Lực này có chiều h ớng ra xa tâm O

nên gọi là lực quán tính li tâm

Fq

N

O

P

Fmsn

z

x

y

N

O

Fmsn

P

2 q

mv

r

- độ lớn: Lực quán tính li tâm có cùng độ lớn với lực h ớng

tâm

- Ta biết P, N cân bằng với nhau, nếu bàn quay không quá nhanh,

Fmsn và Fq cân bằng nhau, vật đứng yên so với mặt bàn

- Nếu tốc độ góc của bàn đủ lớn, Fq thắng lực ma sát nghỉ cực đại khiến vật bị tr ợt ra xa tâm quay

Pham Hien - Luc quan tinh li tam 10 04/14/24 11:08 AM

2 Hiện t ợng tăng, giảm và mất trọng l ợng

a Khái niệm về trọng lực, trọng l ợng

- Định nghĩa trọng lực: Trọng lực của một vật là hợp lực của lực hấp

dẫn mà Trái đất tác dụng lên vật và lực quán tính li tâm xuất hiện do

sự quay của Trái đất quanh trục của nó

- Biểu

thức:

- Trọng l ợng: Trọng l ợng của một vật là

độ lớn của trọng lực của vật ấy

P F                  F

P

Fq

Fhd O

R r



* Chú ý:

- Lực Fq << Fhd, nên nếu không cần độ chính xác cao ta có thể bỏ

qua lực Fq, khi đó P = Fhd và hệ qui chiếu gắn với Trái đất đ ợc coi là

hệ quy chiếu quán tính

- Ta thấy Fq thay đổi theo vĩ độ nên P cũng thay đổi theo vĩ độ Đó là nguyên nhân dẫn tới sự giảm dần của gia tốc rơi tự do từ địa cực tới xích đạo

O

R P

Fq

Fhd r



Pham Hien - Luc quan tinh li tam 12 04/14/24 11:08 AM

b.Sự tăng, giảm và mất trọng l ợng

- Nếu ta treo vật vào một l c kế, lực kế sẽ chỉ giá trị P’

- Khi đó hợp lực tác dụng lên vật là: P’ = P + Fqt

+ P’ gọi là trọng lực biểu kiến

- độ lớn P’ gọi là trọng l ợng biểu kiến của vật

P

Fqt

P’ a

- Xét vật trong thang may chuyển động với gia tốc a so với mặt đất

- Lực tác dụng: P và Fqt

* Khi một ng ời đứng trong buồng thang máy chuyển động với gia tốc a h ớng lên trên

Fqt P

P’

a

-độ lớn của trọng l ợng biểu kiến là: P’ = P + Fqt = m(g+a)

a

Pham Hien - Luc quan tinh li tam 14 04/14/24 11:08 AM

* Nếu thang máy chuyển động có gia tốc a h ớng xuống

- Trọng l ợng biểu kiến có giá trị: P’ = P – Fqt = m(g-a)

a

Fqt

P

P’

- ta thấy P’ < P Đó là hiện t ợng giảm trọng l ợng

a

* Nếu thang máy có gia tốc a = g (thang rơi tự do)

Fqt

P

g

- khi đó P’ = 0, ng ời đó sẽ không đè lên sàn thang máy nữa

Pham Hien - Luc quan tinh li tam 16 04/14/24 11:08 AM

* Ví dụ về hiện t ợng không trọng l ợng

- Một con tàu vũ trụ chuyển động tròn đều quanh tráI đất( động cơ tàu không hoạt động, bỏ qua ma sát của khí quyển)

Fqt = - ma = - mg

-Nhờ lực hấp dẫn của trái đất mà con tàu có gia tốc h ớng tâm aht = g Vì thế, con tàu, nhà du hành và cả những vật trong con tàu còn chịu tác dụng của lực quán tính:

Fq

Fhd g

Do đó: P = Fhd + Fqt = 0

Khi đó các nhà du hành vũ trụ sẽ không còn cảm thấy mình đè lên

sàn tàu một lực nào nữa và có thể tự do bay l ợn“bay lượn” ” trong khoang tàu

Đó là trạng thái mất trọng l ợng biểu kiến trên tàu vũ trụ: Trạng thái

không trọng l ợng

“bay lượn” ”

Pham Hien - Luc quan tinh li tam 18 04/14/24 11:08 AM

O

Q

P

Fht

.

O

Fht

aht