Đáp án Vật lí 10 kết nối tri thức Bài 32 Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm P2

BÀI 32 LỰC HƯỚNG TÂM VÀ GIA TỐC HƯỚNG TÂM

Câu 3: Hình 32.5 mô tả một vệ tinh nhân tạo đang quay quanh Trái Đất.

1. Lực nào là lực hướng tâm?
2. 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.

Trả lời:

1. a) Lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên vệ tinh là lực hướng tâm.

b)

Chu kì quay của Trái Đất quanh trục của nó là: T = 24 h = 86400 s

Tốc độ góc tự quay của Trái Đất quanh trục của nó là:

ω=2π/T=2π/86400 ≈ 7,27.10⁻⁵ rad/s

Bán kính quỹ đạo chuyển động của vệ tinh là:

r = 6400 + 35780 = 42180 km = 4218.10⁴ m

Gia tốc hướng tâm của vệ tinh là:

(7,27.10^-5)².4218.10⁴ ≈ 0,22 m/s²

Câu 4: 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:

1. a) Lực nào là lực hướng tâm trong mỗi trường hợp.
2. b) Lí do để ở các đoạn đường cong phải làm mặt đường nghiêng về phía tâm.
3. c) Tại sao các phương tiện giao thông phải giảm tốc khi vào các cung đường tròn?

Trả lời:

a)

Hình 32.6a: Lực ma sát đóng vai trò là lực hướng tâm.

Hình 32.6b: Các thành phần theo phương nằm ngang của phản lực N và của lực ma sát đóng vai trò là lực hướng tâm.

1. b) Vì để đảm bảo sự di chuyển và an toàn của người và phương tiện. Khi xe chạy ở các đoạn đường cong, lực ma sát giữa các bánh xe và mặt đường không đủ để tạo lực hướng tâm. Do phải tồn tại lực hướng tâm để xe có thể thực hiện chuyển động tròn nên mặt đường phải được thiết kế nghiêng một góc so với phương ngang để hợp lực hướng vào tâm đường tròn và đóng vai trò lực hướng tâm, bảo đảm cho xe chạy vòng theo quỹ đạo tròn.
2. c) Các phương tiện giao thông phải giảm tốc khi vào các cung đường tròn vì để đảm bảo sự an toàn cho người và phương tiện. Nếu các phương tiện giao thông chuyển động với tốc độ lớn, lực hướng tâm không đủ để giữ cho chúng chuyển động tròn theo quỹ đạo, khi đó xe sẽ bị văng ra khỏi quỹ đạo.

Phần em có thể biết 

Câu 1: 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)

Trả lời:

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 đó là vì người diễn viên này đã đi mô tô với vận tốc đủ lớn để có thể tạo ra gia tốc hướng tâm cần thiết, duy trì áp lực của xe lên thành gỗ làm cho ma sát nghỉ đủ lớn để giữ cho xe không bị rơi xuống.

Câu 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.

Trả lời:

Vì khi thùng giặt quay nhanh, lực liên kết giữa nước và vải nhỏ hơn lực hướng tâm cần thiết, khi đó nước và chất bẩn tách ra khỏi vải và văng ra ngoài qua lỗ lưới của thùng giặt.