Bài giảng Vật lí 10 - Bài dạy số 14: Lực hướng tâm

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 10 - Bài dạy số 14: Lực hướng tâm

1. Tại sao đường ô tô và đường sắt ở những đoạn cong thường phải làm nghiêng về phía tâm cong?
2. Vệ tinh nhân tạo Trái Đất Tại sao vệ tinh nhân tạo bay được vòng quanh Trái Đất?
3. Với một sợi dây và một quả cầu, làm thế nào để quả cầu chuyển động tròn đều? O O Nếu dây bị tuột thì quả cầu sẽ bị văng đi. Vậy nhờ đâu mà quả cầu có thể chuyển động tròn O đều?
4. BÀI 14 LỰC HƯỚNG TÂM Để gây ra gia tốc hướng Khi vật chuyển động tròn I. LỰC HƯỚNG TÂM ÁptâmLựcdụnghướngchođịnhvậttâmluậttheocóIIđịnhđặc Niu Fđều= mathì gia tốc của –HãyluậtTơn nêuII, viếtNiuđiểm địnhcôngtơngì nghĩathì?thứclực tínhcủatác 1. Định nghĩa chuyển động2 có hướng dụnglực hướnglên vậttâmphaỉ? có lựcnhư hướngvthế nào tâm?? 2 arhướng==như thế nào? Lực (hay hợp lực của các lực) tác ht r dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm. Đặc điểm: Lực hướng tâm luôn hướng vào tâm quỹ đạo. aht 2. Công thức Fht mv2 O F= ma = = m2 r ht ht r
5. BÀI 14 LỰC HƯỚNG TÂM I. LỰC HƯỚNG TÂM Vệ tinh nhân tạo chuyển độngLực trònnào đóngđều quanhvai tròTráilà 3. Ví dụ Đất thìlựclựchướngnào đãtâmgây? ra a) Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ gia tốc hướng tâm cho vệ tinh nhân tạo đóng vai trò là lực tinh ? hướng tâm. Vệ tinh nhân tạo Trái Đất
6. BÀI 14 LỰC HƯỚNG TÂM I. LỰC HƯỚNG TÂM Ý tưởng của Niu-Tơn và vệ tinh nhân tạo của Trái Đất 3. Ví dụ Núi Nếu đặt được một khẩu súng A đại bác trên đỉnh của một ngọn B núi rất cao, vượt ra ngoài tầng khí quyển của Trái đất và nếu C súng đủ mạnh thì có thể phóng viên đạn đại bác bay vào qũy đạo vòng quanh Trái đất. Khi đó đạn trở thành một vệ tinh nhân tạo D của Trái đất vì lực hấp dẫn giữa nó và Trái đất là lực hướng tâm. v = 7,9 km/s
7. LỰC HƯỚNG TÂM I. LỰC HƯỚNG TÂM Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Trái đất chuyển động gần Mặt Trời gây ra gia tốc 3. Ví dụ như tròn đều quanh Mặt hướng tâm cho Trái đất, Trời thì lực nào đóng vai trò a) Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ đóng vai trò là lực hướng là lực hướng tâm? tinh nhân tạo đóng vai trò là lực tâm hướng tâm. O Mặt Trời
8. LỰC HƯỚNG TÂM I. LỰC HƯỚNG TÂM N 3. Ví dụ b) Lực ma sát nghỉ đóng vai trò là F lực hướng tâm giữ cho một vật msn đứng yên trên bàn quay chuyển P động tròn đều. Khi vật đứng yên, vật chịu tác dụng của Khi tăng tốc độ quay của bàn đến một giá những lựcF msn nào? Có trị nào đó lực ma sát nghỉ không đủ lớn để đóng vai trò là lực hướng tâm nữa, vật đặc điểm gì? LựcsẽTại trượtLựcnàosao nàotrênkhiđóng bànđãbànvai gâyra quayxatrò ratâmlàgianhanh quaylựctốc hướngrồiđến văng tâmramột khỏi? mứchướng bàn theonàotâm phươngđó chothì vậttiếpvật ?tuyếnsẽ văng với quỹra ngoài đạo. Chuyểnbàn? động như vậy gọi là chuyển động li tâm.
9. LỰC HƯỚNG TÂM I. LỰC HƯỚNG TÂM 3. Ví dụ Tại sao đường ô tô và đường sắt ở những đoạn cong thường Đường ô tô và đường sắt ở những phải làm nghiêng về phía tâm đoạn cong cong?
10. LỰC HƯỚNG TÂM I. LỰC HƯỚNG TÂM N 3. Ví dụ c) Hợp lực của phản lực N và trọng lực P khi xe qua đường cong đóng vai trò là lực hướng tâm. P Khi xe ô tô, tàu hỏa đi đến đoạn đường cong, phản lực N của mặt đường không cân bằng vớiLực trọngnào đónglực P vainữatrò. Hợplà lực củahướnghaitâmlực? này nằm ngang F hướng vào tâm của quỹ đạo, làm ô tô, tàu hỏa chuyển động dễ dàng.
11. LỰC HƯỚNG TÂM Những hình ảnh về những mặt đường cong được làm nghiêng trong thực tế
12. LỰC HƯỚNG TÂM
13. LỰC HƯỚNG TÂM I. LỰC HƯỚNG TÂM Nếu bàn quay nhanh dần lên II. CHUYỂN ĐỘNG LI TÂM thì vật còn nằm trên bàn nữa 1. Định nghĩa hay không? Vì sao? Vật trượt trên bàn ra xa tâm quay rồi văng ra khỏi bàn theo phương tiếp tuyến quỹ đạo. Vì khi đó lực ma sát nghỉ cực đại nhỏ hơn lực hướng tâm cần thiết giữ cho vật chuyển động tròn. Chuyển động này được gọi là chuyển động li tâm. Chuyển động li tâm là chuyển động lệch ra khỏi quỹ đạo tròn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo của vật.
14. LỰC HƯỚNG TÂM I. LỰC HƯỚNG TÂM II. CHUYỂN ĐỘNG LI TÂM 1. Định nghĩa 2. Ứng dụng Máy vắt li tâm
15. 3. Tác hại xe chạy qua chỗ rẽ nhanh quá sẽ bị trượt li tâm dễ gây tai nạn Để tránh trượt li tâm nên giảm tốc độ khi đi qua đường cong.
16. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu 1: Lực nào sau đây có thể là lực hướng tâm? A. Lực ma sát. B. Lực đàn hồi. C. Lực hấp dẫn. D. Cả ba đáp án trên
17. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu 2: Chọn phát biểu sai. A. Vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất do lực hấp dẫn đóng vai trò lực hướng tâm. B. Xe chuyển động vào một đoạn đường cong (khúc cua), lực đóng vai trò hướng tâm luôn là lực ma sát. C. Xe chuyển động đều trên đỉnh một cầu võng, hợp lực của trọng lực và phản lực vuông góc đóng vai trò lực hướng tâm. D. Vật nằm yên đối với mặt bàn nằm ngang đang quay đều quanh trục thẳng đứng thì lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực hướng tâm.
18. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu 3: Ở những đoạn đường vòng, mặt đường được làm nghiêng. Việc làm này nhằm mục đích nào kể sau đây? A. Giới hạn vận tốc của xe. B. Tạo lực hướng tâm. C. Tăng lực ma sát. D. Cho nước mưa thoát dễ dàng.
19. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 4: Một xe đua chạy quanh một đường tròn nằm ngang, bán kính 250m. Vận tốc của xe không đổi có độ lớn 50m/s. Khối lượng xe là 1200kg. Độ lớn của lực hướng tâm của chiếc xe là: A. 10 000 N. C. 12 000 N. B. 11 000 N. D. 13 000 N. Giải: Tóm tắt: r = 250 m Độ lớn của lực hướng tâm của chiếc xe là: v = 50 m/s v 2 502 F = m.a = m. = 1200. = 12000N m = 1200kg ht ht r 250 Fht = ?
20. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 5: Đặt một vật có khối lượng 100g trên một bàn tròn có bán kính 60cm. Khi bàn quay quanh một trục thẳng đứng đi qua tâm bàn thì thấy vật quay đều theo bàn với vận tốc 3m/s. Vật cách rìa bàn 10cm. Lực ma sát nghỉ giữa vật và bàn là: A. 1,7 N. C. 1,9 N. B. 1,8 N. D. 2,0 N. Giải: Tóm tắt: m = 100g = 0,1kg Lực ma sát nghỉ giữa vật và bàn r = 60 -10 = 50cm= 0,5m đóng vai trò là lực hướng tâm. v = 3 m/s Do đó: 2 2 Fmsn = ? v 3 F = F = m. = 0,1. = 1,8N msn ht r 0,5
21. Câu 6: Một ô tô có khối lượng 1200 kg chuyển động đều qua một đoạn cầu vượt (coi là cung tròn) với tốc độ 36 km/h. Hỏi áp lực của ô tô vào mặt đường tại điểm cao nhất bằng bao nhiêu? Biết bán kính cong của đoạn cầu vượt là 50 m. Lấy g = 10 m/푠2. A. 11760 N B. 11950 N C. 14400 N D. 9600 N