Giải bài tập 21 Động lực học của chuyển động tròn đều. Lực hướng tâm
Giải bài tập 21: Động lực học của chuyển động tròn đều. Lực hướng tâm
Sách "Giải bài tập 21 Động lực học của chuyển động tròn đều. Lực hướng tâm" trong chương trình Vật lí lớp 10 là một tài liệu giáo khoa cung cấp kiến thức về chuyển động tròn đều và lực hướng tâm. Phần này sẽ giúp học sinh giải bài tập và trả lời các câu hỏi liên quan đến bài học.
Một điểm đáng chú ý là về mặt đường đua trong Hình 21.1. Mặt đường phải được xây dựng với độ nghiêng so với phương ngang để tạo điều kiện cho lực hướng tâm phát huy vai trò quan trọng trong chuyển động tròn. Điều này giúp xe đua duy trì chuyển động theo quỹ đạo tròn và đảm bảo an toàn trong quá trình di chuyển.
1. Lực hướng tâm
Câu hỏi 1: Trong hệ mặt trời, Trái Đất di chuyển xung quanh Mặt Trời theo chuyển động tròn đều. Lực nào đóng vai trò là lực hướng tâm trong chuyển động này của Trái Đất?
Trả lời: Trong trường hợp này, lực hướng tâm đóng vai trò chủ đạo là lực hấp dẫn từ Mặt Trời.
Luyện tập 1:
Vinasat-1 là một vệ tinh viễn thông địa tĩnh phát sóng vị trí cố định so với Trái Đất. Nếu biết khối lượng của vệ tinh là m = 2,7 tấn và vị trí quỹ đạo của nó cách tâm Trái Đất 42,000 km, hãy tính toán độ lớn của lực hướng tâm mà Trái Đất tác động lên vệ tinh.
Trả lời: Dựa vào các giá trị đã cho, ta sẽ tính được độ lớn của lực hướng tâm do Trái Đất tác động lên vệ tinh.
Bài tập và hướng dẫn giải
2. Ứng dụng trong thực tế của chuyển động tròn
Câu hỏi 2: Khi ô tô chạy theo đường vòng cung, tài xế cần lưu ý những điều gì để tránh xảy ra tai nạn?
Luyện tập 2: 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: 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.
Bài tập 1: Một đầu của dây nhẹ dài 0,80m được buộc một vật có khối lượng 3,00 kg. Vật chuyển động tròn đều quanh đầu kia của dây trên bàn nằm ngang( Hình 21P.1). Giả sử không có ma sát giữa vật và mặt bàn. Khi tốc độ của dây là 1,60 vòng /s thì dây đứt. Tính lực căng dây lớn nhất.
Bài tập 2: 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.
Bài tập 3: Một vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng 0,50kg, được buộc vào đầu một dây có chiều dài 1,5m. Vật chuyển động đều trên đường tron nằm ngang ( Hình 21P.2). Cho biết dây chỉ chịu được lực căng tối đa bằng 50N. Hãy tính tốc độ quay lớn nhất của vật để dây không bị đứt.