Tổng hợp kiến thức lực hướng tâm (dễ hiểu nhất) Vật Lý 10

Trong chương trình vật lý 10, học sinh sẽ được tìm hiểu về một loại lực không quá mới nhưng không phải ai cũng hiểu rõ bản chất của nó, đó là lực hướng tâm. Trong bài viết này Nguyễn Tất Thành sẽ tổng hợp lại toàn bộ những kiến ​​thức xung quanh lực hướng tâm một cách dễ hiểu nhất. Hãy cùng đọc bài viết dưới đây ngay nhé!

Lực hướng tâm là gì?

Là kiến ​​thức cơ bản trong vật lý, khi tìm hiểu về lực hướng tâm, các em cần hiểu:

Bạn đang xem: Tổng hợp kiến thức lực hướng tâm (dễ hiểu nhất) Vật Lý 10

Định nghĩa

Lực (hoặc tổ hợp các lực) tác dụng lên một vật chuyển động tròn đều và làm cho vật đó có gia tốc hướng tâm được gọi là lực hướng tâm.

Ví dụ về lực hướng tâm

• Lực hấp dẫn giữa Trái đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò là lực hướng tâm, giữ cho vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái đất.

• Lực căng của dây giữ cho vật chuyển động tròn đều, chứng tỏ lực căng đóng vai trò là lực hướng tâm.

• Đặt một vật lên bàn quay, lực ma sát tĩnh đóng vai trò là lực hướng tâm giữ cho vật chuyển động tròn.

• Đường ô tô, đường sắt ở những đoạn cong cần nghiêng về phía tâm đường cong để kết hợp lực giữa trọng lực và phản lực của mặt đường, tạo ra lực hướng tâm giữ cho các phương tiện, tàu hỏa di chuyển dễ dàng trên quỹ đạo.

Nguồn gốc của lực hướng tâm

Đối với vệ tinh bay trên quỹ đạo quanh trái đất, lực hướng tâm do lực hấp dẫn giữa vệ tinh và trái đất tạo ra sẽ tác dụng một lực hướng về khối tâm của hai vật thể. Đối với một vật được gắn vào một đầu sợi dây quay dọc theo trục thẳng đứng thì lực hướng tâm là thành phần nằm ngang của lực căng dây, tác dụng về phía khối tâm giữa trục quay và vật quay. Đối với một vật quay quanh chính nó, lực căng bên trong là lực hướng tâm giữ cho vật đó có khối lượng.

Đặc điểm của lực hướng tâm

Lực hướng tâm vốn không phải là một loại lực mới. Lực hướng tâm là tổng các lực tác dụng lên một vật, giữ cho vật chuyển động tròn đều và gây ra gia tốc hướng tâm cho vật.

Lực hướng tâm có hướng bằng bán kính quỹ đạo và hướng vào tâm quay, có một điểm nằm ở vật.

Ví dụ: Hợp lực của lực căng dây và trọng lực đóng vai trò là lực hướng tâm. Lực này có hướng hướng tâm và hướng vào tâm quay O.

Công thức lực hướng tâm

Trong đó:

• Fht: là lực hướng tâm (N)
• aht: là gia tốc hướng tâm (m/s2)
• m: là khối lượng của vật (kg)
• r: là bán kính quỹ đạo tròn (m)
• v: là tốc độ tuyến tính của một vật chuyển động tròn đều (m/s)
• ω: là tốc độ góc của một vật chuyển động tròn đều (rad/s)

Ứng dụng của lực hướng tâm

Lực hướng tâm được sử dụng cho máy ly tâm trong phòng thí nghiệm. Ở đây, các hạt lơ lửng trong chất lỏng và được tách ra khỏi chất lỏng bằng các ống gia tốc được định hướng sao cho các hạt nặng hơn bị kéo về phía đáy ống.

Lực hướng tâm còn được dùng để tính toán đường cong cho đường bộ, đường sắt, giúp tàu hỏa và các phương tiện di chuyển dễ dàng.

Xem thêm : Quy trình giải toán phép cộng phân số từng bước chi tiết nhất

Ứng dụng làm băng chuyền tại các khu vui chơi giải trí,…

Chuyển động ly tâm

Trong lực hướng tâm, bạn cần hiểu rõ hơn về chuyển động ly tâm để giải bài tập đúng. Cụ thể:

Chuyển động ly tâm là gì?

Khi đặt một vật lên bàn quay, nếu bàn quay quá nhanh thì lực ma sát tĩnh không còn đủ lớn để đóng vai trò là lực hướng tâm nữa nên vật sẽ trượt ra khỏi tâm quay của bàn và bị ném đi. ra khỏi bàn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo. tôn giáo. Chuyển động như vậy của một vật gọi là chuyển động ly tâm.

Ứng dụng của chuyển động ly tâm

Chuyển động ly tâm có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, ví dụ điển hình là: Máy vắt ly tâm (có thể kể đến như những máy giặt ở chế độ vắt, tốc độ quay cao của lồng giặt khiến nước bắn ra khỏi vải).

Xem thêm: Ánh sáng trắng là gì? Phân biệt ánh sáng trắng và ánh sáng màu

Bài tập lực hướng tâm lớp 10 (có đáp án)

Bài tập 1: Một vật chuyển động tròn đều dưới tác dụng của lực hướng tâm F. Nếu bán kính quỹ đạo lớn gấp đôi lúc trước, đồng thời tốc độ quay giảm đi một nửa thì so với ban đầu, lực hướng tâm là

A. giảm đi 8 lần.

B. giảm 4 lần.

C. giảm đi 2 lần.

D.không thay đổi.

Hướng dẫn giải pháp:

Câu hỏi A

Bài 2: Một vật nhỏ có khối lượng 250 g chuyển động đều theo quỹ đạo tròn có bán kính 1,2 m. Biết rằng trong 1 phút vật quay được 120 vòng. Độ lớn lực hướng tâm gây ra chuyển động tròn đều của vật là

A. 47,3 N.

B. 3,8 N.

C. 4,5N.

D. 46,4 N.

Hướng dẫn giải pháp:

Câu hỏi A

Bài 3: Một ô tô có khối lượng 4 tấn chuyển động qua cầu lồi có bán kính cong 100 m với vận tốc 72 km/h. Lấy g = 10m/s2. Áp suất của ô tô nén lên cầu khi đi qua điểm cao nhất (giữa cầu) là

A. 36000 N.

B. 48000 N.

C. 40000 N.

D. 24000 N.

Hướng dẫn giải pháp:

Xem thêm : Cây thông noel tiếng Anh là gì? Các từ vựng liên quan và ví dụ

Câu hỏi D

Bài 4: ​Một lò xo có độ cứng 125 N/m, chiều dài tự nhiên 40 cm, một đầu cố định tại A, đầu kia gắn vào một quả cầu có khối lượng 10 g có thể trượt không ma sát trên thanh ngang. Thanh quay đều quanh trục Δ thẳng đứng với tốc độ 360 vòng/phút. Lấy π2 = 10. Độ giãn nở của lò xo gần giá trị nào nhất sau đây?

A. 5,3 cm.

B. 5,0 cm.

C. 5,1 cm.

D. 5,5 cm.

Hướng dẫn giải pháp:

Câu hỏi C

Bài 5: Tính áp suất của ô tô có khối lượng 4 tấn đi qua giữa cầu với vận tốc 72km/h, lấy g = 10m/s2. Trong các trường hợp sau

a) cầu phẳng.

b) Cầu cong lồi bán kính 100m

c) Cầu cong lõm có bán kính 200 m.

Hướng dẫn giải pháp:

v = 72km/h = 20m/s; r1 = ∞; r2 = 100m; r3 = 200m; g = 10m/s^2

Trọng lực P và phản lực N của quả cầu đóng vai trò là lực hướng tâm

Bài 6: Một vật có khối lượng 200 g được đặt trên mặt bàn quay và cách trục quay 40 cm. Khi bàn quay với tốc độ 72 vòng/phút thì vật đứng yên so với mặt bàn. Tính độ lớn lực ma sát tĩnh do mặt bàn tác dụng lên vật. (Quận: 4,55 N).

Hướng dẫn giải pháp:

Phân tích vấn đề

m = 0,2kg; r = 0,4m; ω = 72 vòng/phút = 2,4π (rad/s)

Phần thưởng

Fmsn= Fht= mω2r = 4,55N

Bài viết trên đã tổng hợp những kiến ​​thức về lực hướng tâm cũng như đặc điểm và công thức tính của nó. Hy vọng qua những chia sẻ trên các bạn có thể hiểu và áp dụng để hoàn thiện các phép tính liên quan. Cảm ơn bạn đã đọc bài viết này.

Nguồn: https://truongnguyentatthanh.edu.vn
Danh mục: Giáo dục