Chuyển động tròn đều là nội dung quan trọng mà các em sẽ được tìm hiểu trong chương trình Vật lý 10. Trong bài viết ngày hôm nay, Monkey sẽ giúp các em hiểu được chuyển động tròn đều là gì? Các đại lượng đặc trưng cũng như công thức tính quan trọng cần nhớ. Cùng đọc bài viết ngay nhé! Show
Chuyển động tròn đều là gìTrong đời sống hằng ngày, chúng ta thường nhìn thấy những hình ảnh quen thuộc như kim đồng hồ xoay, vòng đu quay trong công viên giải trí,... những hình ảnh này đều được gọi là chuyển động tròn. Vậy chuyển động tròn đều khác với chuyển động tròn như thế nào?
Tốc độ trung bình trong chuyển động tròn = (độ dài cung tròn mà vật đi được) / (thời gian chuyển động) Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo tròn và trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì, vật đi được những cung tròn bằng nhau. Tốc độ dài, tốc độ góc, chu kỳ, tần số trong chuyển động tròn đềuTốc độ dài trong chuyển động tròn đềuGọi Δs là độ dài cung tròn mà vật đi được trong khoảng thời gian rất ngắn, ta có công thức tính tốc độ dài (độ lớn tức thời trong chuyển động tròn đều) như sau: Trong chuyển động tròn đều, tốc độ dài của vật sẽ không thay đổi. Vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đềuXét trên điều kiện cung tròn có độ dài rất nhỏ (có thể như một đường thẳng), ta dùng một vectơ Vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều luôn có phương tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo. Trong chuyển động tròn đều, phương của vectơ vận tốc luôn luôn thay đổi. Tốc độ góc trong chuyển động tròn đềuTốc độ của chuyển động tròn đều chính là đại lượng được đo bằng góc mà bán kính OM (hình ảnh dưới) quét được trong một đơn vị thời gian. Tốc độ góc của chuyển động tròn đều là đại lượng không đổi. Ta có công thức tốc độ góc: Trong đó:
Công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ gócCông thức: Trong đó
Chu kỳ trong chuyển động tròn đềuChu kì T của chuyển động tròn đều là thời gian để vật đi được một vòng. Đơn vị đo của chu kì là giây (s). Ta có công thức: Tần số trong chuyển động tròn đềuTần số f của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong một giây. Đơn vị của tần số là vòng/s hoặc hec (Hz). Ta có công thức: Gia tốc hướng tâmVectơ gia tốc trong chuyển động tròn đều có hướng như thế nào?Trong chuyển động tròn đều, hướng luôn thay đổi dù vận tốc có độ lớn không đổi, nên chuyển động này có gia tốc. Gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm của quỹ đạo nên được gọi là gia tốc hướng tâm. Độ lớn của gia tốc hướng tâmCông thức tính độ lớn của gia tốc hướng tâm: Trong đó:
Xem thêm: Chuyển động cơ là gì? Chất điểm là gì? Lý thuyết & bài tập chi tiết (Vật lý 10) Bài tập chuyển động tròn đều Vật Lý 10Bài 1: Chuyển động của vật nào dưới đây được coi là chuyển động tròn đều?
Bài 2: Chuyển động tròn đều có
Bài 3: Phát biểu nào sau đây là chính xác? Trong chuyển động tròn đều:
Bài 4: Chọn câu đúng.
Bài 5: Các công thức liên hệ giữa tốc độ góc ω với chu kỳ T và giữa tốc độ góc ω với tần số f trong chuyển động tròn đều là:
Bài 6: Một điểm nằm ngoài cùng cánh quạt có chiều dài 30cm chuyển động tròn đều với chu kỳ quay là 0,2s. Xác định tốc độ dài và tốc độ góc của điểm đó. Bài 7: Một chất điểm chuyển động tròn đều trong một phút quay được 300 vòng. Xác định tốc độ dài, tốc độ góc và độ lớn gia tốc hướng tâm của chất điểm biết bán kính quỹ đạo tròn là 40cm Bài 8: Xác định tỉ số giữa tốc độ góc, tỉ số giữa tốc độ dài, tỉ số giữa gia tốc hướng tâm của chất điểm nằm trên đầu kim phút dài 4cm, kim giờ dài 3cm, Bài 9: Xác định chu kỳ quay, tốc độ góc, gia tốc hướng tâm của một chất điểm chuyển động tròn đều với tốc độ 64,8 km/h trên quỹ đạo có bán kính 30cm. Bài 10: Coi chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời là chuyển động tròn đều và chuyển động tự quay quanh mình của Trái Đất cũng là chuyển động tròn đều. Biết bán kính của Trái Đất là 6400km, Trái Đất cách Mặt Trời 150 triệu km, Chu kỳ quay của Trái Đất quanh Mặt Trời là 365 ngày và 1/4 ngày Trái Đất tự quay quanh mình nó mất 1 ngày. Tính
Hướng dẫn giải: Bài 1: B Bài 2: D Bài 3: D Bài 4: C Bài 5: A Bài 6: Phân tích bài toán r = 30cm = 0,3m; T = 0,2s Giải ω = 2π/T = 10π rad/s. v = rω = 9,42 m/s. Bài 7: Phân tích bài toán ω = 300vòng/phút = 300.2π/60 (rad/s) = 10π (rad/s); r = 40cm = 0,4m Giải ω = 10π (rad/s) v = rω = 0,4.10π = 12,56 m/s. a(ht)=v^2/r = 394,4 m/s2. Bài 8: Phân tích bài toán Kim phút: T1 \= 3600s; r1 \= 4 cm = > ω1 \= 2π/T1; v1 \= ω1.r1; a1 \= ω12.r1 Kim giờ: T2 \= 12*3600s; r2 \= 3cm = > ω2 \= 2π/T2; v2 \= ω2.r2; a2 \= ω22.r2 Giải ω1/ ω2 \= 12 v1/v2 \= 16 a1/a2 \= 192 Bài 9: Phân tích bài toán v = 64,8km/h = 18m/s; r = 30cm Giải ω = v/r = 60 rad/s. T = 2π/ ω = 0,1s aht= ω2r = 1080 m/s2. Bài 10: Phân tích bài toán a/ r = 150 triệu km = 150.109m; T1 \= 365,25 ngày = 365,25*24*3600 (s) b/ R = 6400km = 6400.103m; T2 \= 24h = 24*3600 (s) c/ R = 6400km.cos30o ; T3 \= 24h = 24*3600 (s) Giải a/ ω1 \= 2π/T1 \= 2.10-7 (rad/s); v1 \= ω1(r + R) \= 30001 m/s. b/ ω2 \= 2π/T2 \= 7,27.10-5 (rad/s); v2 \= ω2R = 465 m/s. c/ ω3 \= 2π/T3 \= 7,27.10-5(rad/s); v3 \= ω3Rcos30o \= 402 m/s. Chuyển động tròn đều xuất hiện xung quanh chúng ta hàng ngày, hàng giờ, thế nhưng không phải ai cũng biết được bản chất cũng như cách tính những đại lượng của nó. Hy vọng rằng, qua bài viết này các em có thể hiểu và áp dụng để giải quyết các bài toán liên quan trong chương trình vật lý 10 này nhé! Tại sao chuyển động tròn đều có gia tốc?- Trong chuyển động tròn đều, vận tốc với độ lớn không thay đổi còn hướng của nó lại luôn luôn thay đổi, bởi vì thế nên chuyển động này sẽ có gia tốc. Khi một chất điểm chuyển động tròn đều sẽ chịu tác dụng của lực hướng tâm có phương chiều như thế nào?Vật chuyển động tròn đều có gia tốc hướng tâm, theo định luật II Niu-tơn thì phải có lực tác dụng lên vật để gây ra gia tốc đó. Như vậy lực hay hợp lực của các lực tác dụng vào vật chuyển động tròn đều theo phương hướng tâm và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm. Tại sao lại gọi là gia tốc hướng tâm?Gia tốc luôn hướng vào tâm quỹ đạo và vuông góc với vận tốc. Gia tốc này được gọi là gia tốc hướng tâm. vì là chuyển động tròn đều nên vận tốc góc ω không đổi, cho nên vận tốc v cũng không đổi. Lực hướng tâm nghĩa là gì?Lực hướng tâm là một loại lực cần để làm cho một vật đi theo một quỹ đạo cong. Isaac Newton đã mô tả lực này trong cuốn Principia của ông. Bất kỳ lực nào (trọng lực, lực điện từ, v.v.) hoặc sự kết hợp các lực với nhau đều có thể đóng vai trò là lực hướng tâm. |