Bài 32. Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm
Tìm hiểu về lực hướng tâm, gia tốc hướng tâm và các ứng dụng.
Lý thuyết Lực hướng tâm và Gia tốc hướng tâm
1 1. Gia tốc hướng tâm
Định nghĩa: Gia tốc hướng tâm là gia tốc của chuyển động tròn đều, có phương hướng vào tâm đường tròn.
Công thức:
$$a_{ht} = \frac{v^2}{r} = \omega^2 r$$
Trong đó:
- a: gia tốc hướng tâm (m/s²)
- v: tốc độ dài (m/s)
- ω: tốc độ góc (rad/s)
- r: bán kính (m)
2 2. Lực hướng tâm
Định nghĩa: Lực hướng tâm là tổng hợp các lực tác dụng lên vật, có phương hướng vào tâm quỹ đạo tròn.
Công thức:
$$F_{ht} = m \cdot a_{ht} = \frac{mv^2}{r} = m\omega^2 r$$
Chú ý:
- Lực hướng tâm KHÔNG phải là một loại lực mới
- Là tổng hợp của các lực thực tác dụng lên vật
- Các lực có thể là: lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát...
3 3. Chuyển động ly tâm
Hiện tượng ly tâm: Khi lực hướng tâm biến mất, vật sẽ chuyển động theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo tròn tại điểm đó.
Ứng dụng:
- Máy ly tâm tách chất
- Đường cong nghiêng trong giao thông
- Vệ tinh bay quanh Trái Đất
Các dạng bài tập
1 Dạng 1: Tính gia tốc hướng tâm
Phương pháp giải:
- a = v²/r
- a = ω²r
Ví dụ minh họa
Giải:
a = v²/r = 10²/20 = 100/20 = 5 m/s²
Giải:
a = ω²r = 5² × 0,4 = 25 × 0,4 = 10 m/s²
2 Dạng 2: Tính lực hướng tâm
Phương pháp giải:
- F_ht = ma_ht = mv²/r = mω²r
Ví dụ minh họa
Giải:
F = mv²/r = 0,5 × 4² / 0,2 = 0,5 × 16 / 0,2 = 40 N
Giải:
v = 36 km/h = 10 m/s
F = 1000 × 10² / 100 = 1000 × 100 / 100 = 1000 N
3 Dạng 3: Bài toán thực tế
Phương pháp giải:
- Phân tích các lực tác dụng
- Tổng hợp hướng tâm
Ví dụ minh họa
Giải:
F = GmM/r² = 6,67×10⁻¹¹ × 6×10²⁴ × 7,4×10²² / (3,84×10⁸)² ≈ 2×10²⁰ N
Giải:
Để tạo lực hướng tâm giữ xe tiếp tục chuyển động tròn, tránh trượt ra ngoài.
Sẵn sàng thử thách bản thân?
Hoàn thành 14 câu hỏi để củng cố kiến thức và kiểm tra mức độ hiểu bài
Làm bài tập ngay