Lớp 10 Vật lý 10 - Kết nối tri thức

Lý thuyết Vật lý 10 Bài tập cuối chương 6 KNTT

Lý thuyết Vật lý lớp 10 Bài tập cuối chương 6 được Khoahoc sưu tầm và tổng hợp các câu hỏi lí thuyết và trắc nghiệm có đáp án đi kèm nằm trong chương trình giảng dạy môn Vật lý lớp 10 sách Kết nối tri thức. Mời quý thầy cô cùng các bạn tham khảo tài liệu dưới đây.

1. Động học của chuyển động tròn đều

Giả sử một vật chuyển động trên một đường tròn bán kính r. Trong thời gian t vật đi được quãng đường s. Góc \theta ứng với cung tròn s mà vật đi được kể từ vị trí ban đầu gọi là độ dịch chuyển góc. Độ dịch chuyển góc \theta được xác định bởi:

Độ dịch chuyển góc = Độ dài cung : Bán kính

\theta = \frac{s}{r}

Tốc độ góc trong chuyển động tròn có giá trị bằng góc quay được bởi bán kính trong một đơn vị thời gian:

\omega = \frac{{\Delta \alpha }}{{\Delta t}}

Với {\Delta \alpha } (rad) là độ dịch chuyển góc, hay góc quét bởi bán kính R sau khoảng thời gian {\Delta t} (s): \Delta \alpha = \alpha - {\alpha _0}.

Ví dụ: Trên mặt một chiếc đồng hồ treo tường, kim giờ dài 10 cm, kim phút dài 15 cm. Tốc độ góc của kim giờ và kim phút bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Bán kính quỹ đạo kim phút: R_p= 10 cm = 0,1 m.

Kim phút quay 1 vòng được 1h nên chu kì quay tròn của điểm đầu kim phút là:

T_p = 1h = 3600 s

Tốc độ góc của kim phút là:

{\omega _p} = \frac{{2\pi }}{{{T_p}}} = \frac{{2\pi }}{{3600}} \approx 1,{74.10^{ - 3}}\left( {rad/s} ight)

Kim giờ quay 1 vòng mất 12 giờ nên chu kì của điểm đầu kim giờ là:

T_g = 12.3600 = 43200 s

Tốc độ góc của kim giờ là:

{\omega _g} = \frac{{2\pi }}{{{T_g}}} = \frac{{2\pi }}{{43200}} \approx 1,{45.10^{ - 4}}\left( {rad/s} ight)

Tốc độ của một chất điểm trong chuyển động tròn được tính bằng quãng đường mà chất điểm di chuyển được trong một đơn vị thời gian, theo hệ thức:

v = \frac{s}{{\Delta t}}

Hệ thức liên hệ giữa tốc độ và tốc độ góc

v = \omega R

Chuyển động tròn là đều nếu tốc độ có độ lớn không đổi.

Vận tốc của chuyển động tròn đều:

  • Phương: Tiếp tuyến với quỹ đạo
  • Chiều: Theo chiều chuyển động.
  • Độ lớn: Không đổi, bằng: v = \omega R
Ví dụ: Một vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất ở độ cao bằng bán kính R của Trái Đất. Lấy gia tốc rơi tự do tại mặt đất g = 10m/{s^2} và bán kính Trái Đất bằng R=6400km. Xác định chu kì quay quanh Trái Đất của vệ tinh?
Hướng dẫn giải

Vệ tinh chuyển động tròn đều quanh Trái Đất, lực hấp dẫn đóng vai trò lực hướng tâm nên gia tốc hướng tâm cũng chính là gia tốc rơi tự do.

\begin{matrix} a = \dfrac{{{v^2}}}{r} = \dfrac{{{v^2}}}{{R + R}} = g \hfill \\ \Rightarrow v = \sqrt {2Rg} \hfill \\ \Rightarrow T = \dfrac{{2\pi }}{\omega } = \dfrac{{2\pi .2R}}{{\sqrt {2Rg} }} = \dfrac{{4\pi \sqrt R }}{{\sqrt {2g} }} = \dfrac{{4\pi \sqrt {6400000} }}{{\sqrt {2.10} }} = 7108s \hfill \\ \end{matrix}

Hay chu kì quay quanh Trái Đất của vệ tinh là: 1 giờ 59 phút.

2. Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm

- Gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm quỹ đạo và có độ lớn là:

{a_{ht}} = \frac{{{v^2}}}{r} = {\omega ^2}.r

- Lực (hay hợp lực của các lực) tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm.

- Công thức tính lực hướng tâm:

{F_{ht}} = m.{a_{ht}} = \frac{{m{v^2}}}{r} = m.{\omega ^2}.r

Ví dụ: Một điểm A nằm trên vành tron chuyển động với vận tốc 50cm/s, điểm B nằm cùng trên bán kính với điểm A chuyển động với vận tốc 10cm/s. Biết AB=20cm. Tính gia tốc hướng tâm của hai điểm A và B.

Hướng dẫn giải

Ta có: v_A = 50cm/s; v_B = 10cm/s; AB = 20cm.

Lại có:

\begin{matrix} \left\{ \begin{gathered} {v_A} = {R_A}.\omega \hfill \\ {v_B} = {R_B}.\omega \hfill \\ {R_A} - {R_B} = AB \hfill \\ \end{gathered} ight. \Rightarrow {v_A} - {v_B} = \left( {{R_A} - {R_B}} ight)\omega \hfill \\ \Rightarrow \omega = \dfrac{{{v_A} - {v_B}}}{{{R_A} - {R_B}}} = \dfrac{{50 - 10}}{{20}} = 2\left( {rad/s} ight) \hfill \\ \Rightarrow \left\{ \begin{gathered} {R_A} = \dfrac{{{v_A}}}{\omega } = 25cm \hfill \\ {R_B} = \dfrac{{{v_B}}}{\omega } = 5cm \hfill \\ \end{gathered} ight. \Rightarrow \left\{ \begin{gathered} {a_A} = {R_A}{\omega ^2} = 100\left( {cm/{s^2}} ight) \hfill \\ {a_B} = {R_B}{\omega ^2} = 20\left( {cm/{s^2}} ight) \hfill \\ \end{gathered} ight. \hfill \\ \end{matrix}

  • 44 lượt xem
Sắp xếp theo
🖼️
Xóa Gửi bình luận

Vật Lí 10 KNTT