Giải bài 32 Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm - Sách vật lý 10 kết nối tri thức. Phần đáp án chuẩn, hướng dẫn giải chi tiết cho từng bài tập có trong chương trình học của sách giáo khoa. Hi vọng, các em học sinh hiểu và nắm vững kiến thức bài học..
I. Lực hướng tâm
Dùng một sợi dây nhẹ không dãn buộc vào một cái tẩy. Quay dây sao cho cái tẩy chuyển động tròn trong mặt phẳng nằm ngang có tâm là đầu dây mà tay giữ (Hình 32.1).
Câu hỏi 1. Lực nào sau đây làm cái tẩy chuyển động tròn?
- Trọng lực tác dụng lên cái tẩy.
- Lực cản của không khí.
- Lực căng dây hướng vào tâm quỹ đạo của cái tẩy.
Hướng dẫn giải :
Đó là lực căng dây hướng vào tâm quỹ đạo của cái tẩy.
Câu hỏi 2. Nếu cái tẩy đang chuyển động mà ta buông tay ra thì:
- Cái tẩy tiếp tục chuyển động tròn.
- Cái tẩy sẽ rơi xuống đất theo phương thẳng đứng.
- Cái tẩy văng ra theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo theo hướng vận tốc tại điểm đó.
Hướng dẫn giải :
Cái tẩy văng ra theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo theo hướng vận tốc tại điểm đó.
Câu hỏi 3. Lực nào duy trì chuyển động tròn của Trái Đất xung quanh Mặt Trời?
Hướng dẫn giải :
Lực duy trì chuyển động tròn của Trái Đất xung quanh Mặt Trời là : Lực hấp dẫn của Mặt Trời lên Trái Đất
B. Bài tập và hướng dẫn giải
Câu hỏi 1. Tìm ví dụ về lực hướng tâm
II. Gia tốc hướng tâm
Câu hỏi 1. Tính gia tốc hướng tâm của một vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh trái đất với bán kính quỹ đạo là 7 000km và tốc độ 7,57km/s
Câu hỏi 2. Tính gia tốc hướng tâm của Mặt Trăng trong chuyển động quay quanh Trái đất ( coi Mặt Trăng chuyển động tròn đều quanh Trái đất ). Biết khoảng cách từ Mặt Trăng đến tâm Trái đất là 3,84x $10^{8}$m và chu kỳ quay là 27,2 ngày.
Câu hỏi 3. Kim phút của mộtc hiếc đồng hồ dai 8cm. Tính gia tốc hướng tâm của đầu kim
III. Công thức độ lớn lực hướng tâm
Phần thảo luận :
Vẽ hợp lực của lực căng dây $\overrightarrow{T}$ và trọng lực , từ đó xác định lực hướng tâm trong Hình 32.4.
Câu hỏi 1. Trong trường hợ ở hình 32.4, dây dài 0.75m
a. Bạn A nói rằng tốc độ quay càng lớn thì góc lệch của dây so với hương thẳng đứng cũng càng lớn. Hãy chứng minh điều đó.
b. Tính tần số quay để dây lệch góc 60∘ so với hương thẳng đứng. lấy $g= 9,8m/s^{2}$
Câu hỏi 2. Hình 32.5 mô tả một vệ tinh nhân tạo đang quay quanh Trái Đất.
a. Lực nào là lực hướng tâm ?
b. Nếu vệ tinh trên là vệ tinh địa tĩnh ( nằm trong mặt hẳng xích đạo của Trái Đất và có tốc độ góc bằng tốc độ góc tự quay của Trái Đất quanh trục của nó ). Hãy tìm gia tốc hướng tâm của vệ tinh. Cho gần đúng bán kính Trái Đất là 6 400km và độ cao của vệ tinh so với mặt đất là 35 780km.
Phần thảo luận : Hình 32.6 mô tả ô tô chuyển động trên quỹ đạo tròn trong hai trường hợp: mặt đường nằm ngang (Hình 32.6a) và mặt đường nghiêng góc θ (Hình 32.6b).
Hãy thảo luận và cho biết:
a) Lực nào là lực hướng tâm trong mỗi trường hợp.
b) Lí do để ở các đoạn đường cong phải làm mặt đường nghiêng về phía tâm.
c) Tại sao các phương tiện giao thông phải giảm tốc khi vào các cung đường tròn?
Phần em có thể biết
Giải thích vì sao trong môn xiếc mô tô bay, diễn viên xiếc có thể đi mô tô trong thành của một cái lồng quay tròn mà không bị rơi (Hình 32.7)
Câu hỏi 2. Chuyển động li tâm
Một vật đặt trên mặt chiếc bàn quay. Nếu tăng tốc độ góc của bàn quay đến một giá trị nào đó thì lực ma sát nghỉ cực đại nhỏ hơn lực hướng tâm cần thiết ( ) để giữ cho vật chuyển động tròn. Khi ấy vật trượt trên bàn ra xa tâm quay, rồi văng ra khỏi bàn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo. Chuyển động như vậy của vật được gọi là chuyển động li tâm (Hình 32.8)
Giải thích tại sao thùng giặt quần áo của máy giặt có nhiều lỗ thủng ở thành xung quanh.