Đáp án Vật lí 10 kết nối tri thức Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm P1

BÀI 32 LỰC HƯỚNG TÂM VÀ GIA TỐC HƯỚNG TÂM

I. Lực hướng tâm

Dùng một sợi dây nhẹ không dãn buộc vào một cái tẩy. Quay dây sao cho cái tẩy chuyển động tròn trong mặt phẳng nằm ngang có tâm là đầu dây mà tay giữ (Hình 32.1).

Câu 1: Lực nào sau đây làm cái tẩy chuyển động tròn?

Trọng lực tác dụng lên cái tẩy.

Lực cản của không khí.

Lực căng dây hướng vào tâm quỹ đạo của cái tẩy.

Trả lời:

Đó là lực căng dây hướng vào tâm quỹ đạo của cái tẩy.

Câu 2: Nếu cái tẩy đang chuyển động mà ta buông tay ra thì:

Cái tẩy tiếp tục chuyển động tròn.

Cái tẩy sẽ rơi xuống đất theo phương thẳng đứng.

Cái tẩy văng ra theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo theo hướng vận tốc tại điểm đó.

Trả lời:

Cái tẩy văng ra theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo theo hướng vận tốc tại điểm đó.

Câu 3: Lực nào duy trì chuyển động tròn của Trái Đất xung quanh Mặt Trời?

Trả lời:

Lực duy trì chuyển động tròn của Trái Đất xung quanh Mặt Trời là : Lực hấp dẫn của Mặt Trời lên Trái Đất

Câu 4: Tìm ví dụ về lực hướng tâm

Trả lời:

Rẽ cua trên mặt phẳng nghiêng.

Buộc một vật vào đầu 1 sợi dây, và cầm đầu còn lại của sợi dây quay tròn.

Chiếc máy bay đang lượn vòng. Để chuyển hướng, người phi công làm nghiêng cánh máy bay.

II. Gia tốc hướng tâm 

Câu 1: Tính gia tốc hướng tâm của một vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh trái đất với bán kính quỹ đạo là 7 000km và tốc độ 7,57km/s

Trả lời:

Đổi 7000 km = 7.106m; 7,57 km/s = 7570 m/s

Gia tốc hướng tâm là: 7570²/7.10⁶ = 8,19 (m/s²)

Câu 2: Tính gia tốc hướng tâm của Mặt Trăng trong chuyển động quay quanh Trái đất ( coi Mặt Trăng chuyển động tròn đều quanh Trái đất ). Biết khoảng cách từ Mặt Trăng đến tâm Trái đất là 3,84x 10⁸m và chu kỳ quay là 27,2 ngày.

Trả lời:

Đổi 27,2 ngày = 2 350 080 s

Gia tốc hướng tâm của Mặt Trăng là: =2,74. 10⁻³

Câu 3: Kim phút của mộtc hiếc đồng hồ dai 8cm. Tính gia tốc hướng tâm của đầu kim

Trả lời:

Chu kỳ của kim hút là 3 600s.

8cm = 0,08m

Vậy gia tốc hướng tâm của nó là : 

III. Công thức độ lớn lực hướng tâm

Câu 1: Vẽ hợp lực của lực căng dây  và trọng lực , từ đó xác định lực hướng tâm trong Hình 32.4.

Trả lời:

Lực hướng tâm trong trường hợp này chính là hợp lực  có độ lớn F = T.sinα

Câu 2: Trong trường hợp ở hình 32.4, dây dài 0.75m

1. Bạn A nói rằng tốc độ quay càng lớn thì góc lệch của dây so với hương thẳng đứng cũng càng lớn. Hãy chứng minh điều đó.
2. Tính tần số quay để dây lệch góc 60∘so với hướng thẳng đứng. lấy g= 9,8m/s²

Trả lời:

1. a) Gọi chiều dài dây là ℓ

Tốc độ quay v = ω.r mà

R=1.sin và 

Khi tốc độ v càng lớn thì r càng lớn nên góc α cũng càng lớn.

1. b) Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ:

Chiếu biểu thức định luật 2 Niuton xuống các hệ trục tọa độ tương ứng: