Giáo án điện tử vật lí 10 chân trời bài 21: Chuyển động tròn. lực hướng tâm

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC HÔM NAY!

KHỞI ĐỘNG

Em có nhận xét gì về mặt đường đua trong Hình 21.1? Tại sao người ta phải xây dựng mặt đường ở một số đoạn vòng cung có độ nghiêng so với phương ngang như vậy?

BÀI 21:

CHUYỂN ĐỘNG TRÒN. LỰC HƯỚNG TÂM

NỘI DUNG BÀI HỌC

1. Lực hướng tâm

2.Ứng dụng trong thực tế của chuyển động tròn

1. Lực hướng tâm

Dựa vào hình 21.2, em hãy cho biết lực hướng tâm là gì? Công thức tính như thế nào? Phương, chiều ra làm sao?

Kết quả

Thảo luận 1: Trong hệ mặt trời, chuyển động của một số hành tinh như Trái Đất được xem gần đúng là chuyển động tròn đều xung quanh Mặt Trời ( Hình 21.3). Lực nào đóng vai trò là lực hướng tâm trong chuyển động này của Trái Đất?

Kết quả

Chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời được xem gần đúng là chuyển động tròn đều.

Các hành tinh này có thể chuyển động tròn đều vì các hành tinh chuyển đạo theo quỹ đạo tròn và đi được những cung tròn bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì.

Lực tác dụng là lực hấp dẫn do Mặt trời tác dụng lên các hành tinh. Lực này đóng vai trò lực hướng tâm.

Luyện tập

Vinasat -1 là vệ tinh viễn thông địa tĩnh (có vị trí cố định trong không gian so với Trái Đất) đầu tiên của Việt Nam được phóng vào vũ trụ năm 2008. Biết khối lượng vệ tinh là m = 2,7 tấn và vệ tỉnh có quỹ đạo chuyển động nằm trong mặt phẳng xích đạo cách tâm Trái Đất 42 000 km. Hãy xác định độ lớn lực hướng tâm do Trái Đất tác dụng lên vệ tinh.

Trả lời

Điều kiện để có vệ tinh địa tĩnh là chu kì quay của vệ tinh đúng bằng chu kì tự quay của Trái Đất là 24 giờ, nên ta có:

= 2,7. .42 000.

2. Ứng dụng trong thực tế của chuyển động tròn

• Trường hợp xe chạy theo đường vòng cung trên mặt đường ngang
• Trả lời

Câu 1: Nếu trên mặt đường trơn trượt (ma sát giữa mặt đường và các vỏ bánh xe không đáng kể), nếu xe bắt đầu chạy vào đường vòng cung thì xe không thể chuyển động tròn mà sẽ tiếp tục chuyển động thẳng do quán tính. Từ đó có thể bị lêch ra khỏi cung đường và gây tai nạn.

Câu 2: Có những lực nào tác dụng lên xe:

• Trọng lực thẳng đứng, hướng xuống.
• Phản lực của mặt đường, vuông góc với mặt đường, hướng lên.
• Câu 3: Điều kiện để xe chạy theo đường vòng cung là: Cần có lực ma sát nghỉ giữa các bánh xe và mặt đường.
• Câu 4: Lực ma sát này luôn có hướng ngược với khuynh hướng chuyển động trượt ra ngoài nên có chiều hướng vào bề lõm của đường tròn.

Trả lời

Câu 5: Gọi  là hệ số ma sát nghỉ thì lực ma sát nghỉ có độ lớn:

. Trong đó, N = P = m.g.

Theo định luật II Newton, ta có:    

    .m.g = m.   Tốc độ giới hạn: v =

Câu 6: Giải pháp an toàn khi xe chạy theo đường vòng cung mặt đường ngang là giảm tốc độ xe xuống mức giới hạn cho phép.