Giải đáp chi tiết môn vật lý 10 bài 14 – Lực Hướng tâm

Lực hướng tâm là bài học hay và vô cùng thú vị trong chương trình vật lý 10. Chính vì vậy, dưới đây chúng tôi sẽ giúp bạn ôn tập lại các kiến thức cũng như cách giải các bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập. Qua bài tổng hợp vật lý 10 bài 14 dưới đây, hy vọng các bạn sẽ có được kết quả tốt nhất trong quá trình học tập.

I. Hệ thống lý thuyết môn vật lý 10 bài 14

Lực hướng tâm

1.1. Định nghĩa

Lực (hay là hợp lực của các lực) sẽ tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và sẽ gây ra cho vật gia tốc hướng tâm được gọi là lực hướng tâm.

1.2. Công thức

Trong đó ta có: F_ht chính là lực hướng tâm (N)

m chính là khối lượng của vật (kg)

a_ht sẽ là gia tốc hướng tâm (m/s²)

v sẽ là tốc độ dài của vật chuyển động tròn đều (m/s)

r chính là bán kính quỹ đạo tròn (m)

ω sẽ là tốc độ góc của vật chuyển động tròn đều (rad/s

1.3. Ví dụ

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

Đặt một vật ở trên bàn quay, lực ma sát nghỉ sẽ đóng vai trò lực hướng tâm để giữ cho vật chuyển động tròn.

Đường ô tô và đường sắt ở những đoạn cong sẽ phải làm nghiêng về phía tâm cong để mà hợp lực giữa trọng lực và phản lực của mặt đường để tạo ra lực hướng tâm giữ cho xe, tàu chuyển động dễ dàng ở trên quỹ đạo.

⇒ Lực hướng tâm thì không phải là một loại lực mới, mà chỉ là một trong các lực đã được học hay hợp lực của các lực đó. Nó sẽ gây ra gia tốc hướng tâm nên được gọi là lực hướng tâm.

Hợp lực của trọng lực và lực căng dây sẽ đóng vai trò là lực hướng tâm để giữ cho quả cầu chuyển động được.

Lực đàn hồi sẽ đóng vai trò là lực hướng tâm

Chuyển động li tâm

2.1. Định nghĩa

Chuyển động li tâm chính là chuyển động lệch ra khỏi quỹ đạo tròn theo như phương tiếp tuyến với quỹ đạo của vật.

2.2. Ứng dụng

Máy vắt li tâm (ở trong máy giặt): Khi ta cho máy quay nhanh, lực liên kết giữa nước và vải sẽ không đủ lớn để mà đóng vai trò là lực hướng tâm. Khi đó nước sẽ tách ra khỏi vải thành giọt và bắn ra ngoài theo lỗ lưới.

VD: Tương tự các rổ thường được dùng sẽ có nhiều lỗ nhỏ để tách nước ra khỏi vật bị ướt

2.3. Tác hại

Xe đi qua chỗ rẽ mà chạy nhanh quá thì sẽ bị trượt ly tâm dễ gây tai nạn.

Vì vậy để tránh gây ra tai nạn, các con đường thường sẽ lắp các biển báo xe đi chậm hay là những đoạn đường cong phải được làm nghiêng về phía tâm cong.

II. Áp dụng giải bài 14 lý 10 sgk

Chúng ta hãy cùng vận dụng những kiến thức trên để giải các bài tập vật lý 10 bài 14 sgk nhé!

Bài 1 trang 82

Hãy phát biểu và viết công thức của lực hướng tâm?

Giải:

Lực hướng tâm chính là lực (hay là hợp của các lực) sẽ tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và sẽ gây ra cho vật gia tốc hướng tâm.

Bài 2 trang 82

a) Lực hướng tâm có phải là một loại lực mới như là lực hấp dẫn hay không?

b) Nếu ta nói (trong ví dụ sgk) vật sẽ chịu 4 lực P, N, Fmsn , Fht thì là đúng hay sai? Tại sao?

Giải: 

a) Lực hướng tâm này không phải là một loại lực mới như là lực hấp dẫn, lực hướng tâm có thể là một lực hoặc là hợp lực của các lực mà chúng ta đã học

b) Nếu như nói (trong ví dụ sgk) vật sẽ chịu 4 lực P, N, Fmsn , Fht thì sai

Bài 3 trang 82:

Hãy nêu một vài ứng dụng của chuyển động li tâm?

Giải:

VD: Máy vắt li tâm

Bài 4 trang 82

Một vật sẽ có khối lượng m = 20g được đặt ở mép một chiếc bàn quay. Hỏi rằng phải quay bàn với tần số vòng lớn nhất là bao nhiêu để mà vật không bị văng ra khỏi bàn? Ta cho biết mặt bàn hình tròn, có bán kính 1m. Lực ma sát nghỉ cực đại và bằng 0,08N.

Giải:

Ta có được: f = 1/T = w/2π

Suy ra w = 2πf = w² = 4π² f²

Lực hướng tâm sẽ tác dụng vào vật:

F = mw²r

= m.4 π² f²r

= 20.10 -³ . 4 .(3,14)² .f²

= 8.10-² . 9,8596 .f²

Để mà vật không văng ra khỏi mặt bàn ta phải có:

F = Fmsn

⇔ 8.10-² . 9,8596 . f² = 8.10-²

Vậy nếu muốn vật không bị văng ra khỏi mặt bàn thì tần số quay của bàn lớn nhất sẽ là: f = 0,31 s^-1

Bài 5 trang 83

Một ô tô sẽ có khối lượng 1200kg chuyển động đều qua một đoạn cầu vượt (được coi là cung tròn) với tốc độ là 36km/h. Hỏi rằng áp lực của ô tô vào mặt đường tại điểm cao nhất (hình 14.7) sẽ bằng bao nhiêu? Biết bán kính cong của đoạn cầu vượt chính là 50m. Ta lấy g = 10m/s².

A. 11 760N

B. 11 950N

C. 14 400N

D. 9 600N

Giải:

Khi ta chuyển động đến điểm cao nhất, các lực sẽ tác dụng lên xe được biểu diễn như hình vẽ:

Phương trình định luật II Niu- tơn sẽ cho:

Ta chọn chiều dương hướng vào tâm và sẽ chiếu phương trình (1) lên phương bán kính ta sẽ được:

N = 9 600N ( vì N = Q = áp lực lên cầu)

Bài 6 trang 83

Một vệ tinh nhân tạo sẽ bay quanh Trái Đất ở độ cao h và bằng bán kính R của Trái Đất. Cho R = 6 400km và ta lấy g = 10m/s^2. 

Hãy tính được tốc độ và chu kì quay của vệ tinh.

Giải:

Khi mà vệ tinh chuyển động tròn đều quanh trái đất, thì lực hấp dẫn giữa trái đất và vệ tinh đóng vai trò sẽ là lực hướng tâm. Ta sẽ có:

Bài 7 trang 83

Hãy giải thích được các hiện tượng sau đây bằng chuyển động li tâm:

a) Cho rau đã rửa vào rổ rồi ta vẩy một lúc thì sẽ ráo nước

b) Thùng giặt quần áo của máy giặt sẽ có nhiều lỗ thủng nhỏ ở xung quanh thành (Hình 14.8) .Ở công đoạn vắt nước, van xả nước sẽ mở ra và thùng quay nhanh làm quần áo ráo nước.

Giải:

a) Lực liên kết ở giữa giọt nước và rau sẽ có giá trị cực đại nhất định. Khi mà ta vẩy nhanh, lực liên kết này sẽ nhỏ hơn lực hướng tâm cần thiết nên sẽ không giữ được các giọt nước chuyển động tròn theo rau. Cho nên các giọt nước sẽ văng qua lỗ của rổ ra ngoài => Rau sẽ ráo nước một cách nhanh chóng

b) Tương tự như trên lực liên kết ở giữa giọt nước và quần áo này sẽ nhỏ hơn lực hướng tâm cần thiết nên sẽ không giữ được các giọt nước chuyển động tròn theo như áo quần nên các giọt nước sẽ văng ra theo các lỗ nhỏ ở thành xung quanh ra ngoài và làm cho quần áo ráo nước.

III. Hỗ trợ giải đáp bài tập vật lý 10 bài 14 sbt

Ngoài ra, để củng cố kiến thức, chúng ta hãy cùng tìm hiểu phương pháp giải các bài tập lý 10 bài 14 trong sbt nhé!

Bài 14.1 Sách bài tập trang 33 Vật Lí 10

Hai vệ tinh nhân tạo là I và II sẽ bay quanh Trái Đất trên quỹ đạo tròn có bán kính lần lượt là r và 2r. Tốc độ của vệ tinh sẽ là I và v₁. Hỏi rằng tốc độ v₂ của vệ tinh II sẽ là bao nhiêu?

A. 2v₁.

B. v₁

C. v₁/√2

D. v₁/2

Giải:

Chọn đáp án là C

Bài 14.2 sách bài tập trang 33 vật lí 10

Gia tốc sẽ rơi tự do trên bề mặt của Mặt Trăng chính là g = 1,6 m/s. Bán kính của Mặt Trăng chính là 1,7.10⁶ m. Chu kì của vệ tinh ở trên quỹ đạo gần Mặt Trăng gần đúng bằng với:

A. l,0.10³ s.

B. 6,5.10³ s.

C. 5,0.10⁶ s.

D. 7,1.10¹²s.

Giải:

Chọn đáp án là B

Trên đây là tất cả hướng dẫn của chúng tôi về vật lý 10 bài 14 thuộc chủ đề Lực hướng tâm và chuyển động li tâm. Các bạn có thể tham khảo để hoàn thành tốt được môn học này. Hy vọng với những kiến thức trên sẽ giúp các bạn đạt được điểm số cao trong kì thi sắp tới.

Nếu còn vấn đề gì thắc mắc vui lòng truy cập vào kienguru.vn để được hỗ trợ kịp thời.

Chúc các bạn luôn học tập thật tốt!