Chương I:Chuyển động Tròn đều, Gia Tốc Hướng Tâm (Bài 9)

Chương I:Chuyển động tròn đều, gia tốc hướng tâm

Chương I: Chuyển động tròn biến đổi đều, gia tốc góc (Bài 10)

Chuyển động tròn đều là chuyển động cơ có quĩ đạo là đường tròn và có độ lớn vận tốc chuyển động không đổi theo thời gian.

Chương I:Chuyển động tròn đều, gia tốc hướng tâm

1/ Vận tốc của chuyển động tròn đều:

Tại thời điểm t1: chất điểm ở vị trí M1; Tại thời điểm t2: chất điểm ở vị trí M2; Trong khoảng thời gian Δt=t2 – t1 chất điểm chuyển động được quãng đường là Δs bằng độ dài của cung tròn M1M2 Vận tốc trung bình của chuyển động tròn đều

−→vtb=−−−−→M1M2Δtvtb→=M1M2→Δt​

Xét trong khoảng thời gian Δt vô cung nhỏ điểm M1 rất gần với điểm M2 =>

−−−−→M1M2M1M2→=Δ⃗sΔs→​

Vận tốc tức thời của chuyển động tròn đều

⃗v=Δ⃗sΔtv→=Δs→Δt ​

M1 rất gần M2 nên véc tơ độ dời Δ⃗sΔs→ có phương tiếp tuyến với quĩ đạo => véc tơ vận tốc sẽ có phương tiếp tuyến với đường tròn quĩ đạo tại điểm ta xét.

Trong chuyển động tròn đều độ lớn của vận tốc là không đổi nên

v=ΔsΔtv=ΔsΔt=hằng số​

Độ lớn vận tốc của vật chuyển động tròn đều trên cung dài Δs được gọi là tốc độ dài của chuyển động tròn đều.

2/ Chu kỳ và tần số của chuyển động tròn đều

a/ Chu kỳ T: là khoảng thời gian vật chuyển động được một vòng trên đường tròn.

v=ΔsΔt=2πrT=>T=2πrvv=ΔsΔt=2πrT=>T=2πrv (1)​

Trong đó

• r là bán kính của đường tròn.

Chu kỳ lại đại lượng đặc trưng của chuyển động tròn đều được nhắc lại rất nhiều trong chương trình vật lý lớp 12 và ôn thi Đại học.

b/ Tần số f: là số vòng chất điểm đi được trong một giây

f=1Tf=1T​

Đơn vị của tần số là Hz; 1Hz=1vòng/giây=s-1

3/ Tốc độ góc của chuyển động tròn đều, liên hệ giữa tốc độ góc và tốc độ dài Tại thời điểm t1: chất điểm đang ở vị trí M1 hợp với phương ngang một góc φ1 Tại thời điểm t2: chất điểm ở vị trí M2 hợp với phương ngang một góc φ2 Trong khoảng thời gian Δt=t2 – t1 chất điểm chuyển động được một cung tròn Δs đồng thời bán kính quỹ đạo của nó cũng quét được một góc Δφ=φ2 – φ1

Tốc độ góc của vật trong chuyển động tròn đều được xác định bẳng biểu thức

ω=ΔφΔtω=ΔφΔt​

Trong đó

• Δφ: là góc mà vật quét được (rad)
• Δt: thời gian để quét được góc Δφ (s)
• ω: là tốc độ góc (rad/s hoặc vòng/s)

Công thức chuyển từ góc từ độ về radian (rad)

αo=απ180αo=απ180​

VD: 300=30π180=π630π180=π6; 900=90π180=π290π180=π2; 1200=120π180=2π3120π180=2π3 Khi vật chuyển động được 1 vòng tròn=3600=2π => 1 (vòng/s)=2π (rad/s) Liên hệ giữa độ dài cung tròn và góc quét: Δs = r. Δφ =>

v=ΔsΔt=rΔφΔt=r.ωv=ΔsΔt=rΔφΔt=r.ω​

Biểu thức liên hệ giữa tốc độ góc và tốc độ dài

v=r.ω (2)​

Từ (1) và (2) =>​

Công thức liên hệ giữa tốc độ góc với chu kỳ tần số

ω=2πT=2π.fω=2πT=2π.f​ ​

Tốc độ góc của chuyển động tròn đều còn được gọi là tần số góc. 4/ Gia tốc hướng tâm của chuyển động tròn đều

Gia tốc là đại lượng vật lý đặc trưng cho sự thay đổi của vận tốc cả về hướng và độ lớn. Trong chuyển động tròn đều độ lớn vận tốc của vật (tốc độ dài) không đổi nhưng hướng có thay đổi nên có tồn tại gia tốc. tại thời điểm t1 chất điểm ở vị trí M1, hướng của véc tơ vận tốc là →v1v1→ tại thời điểm t2 chất điểm ở vị trí M2, hướng của véc tơ vận tốc là →v2v2→ Tịnh tiến véc tơ →v2v2→ về vị trí M1 và thực hiện phép trừ véc tơ →v2−→v1v2→−v1→. Ta có v1=v2 (chuyển động tròn đều độ lớn của vận tốc là không đổi) => bằng toán học ta chứng minh được rằng véc tơ Δ⃗v=→v2−→v1Δv→=v2→−v1→ có chiều luôn hướng vào tâm O của chuyển động tròn đều.

⃗a=→v2−→v1t2−t1=Δ⃗vΔta→=v2→−v1→t2−t1=Δv→Δt​

Véc tơ gia tốc ⃗aa→ luôn cùng hướng với Δ⃗vΔv→ => gia tốc ⃗aa→ của chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm chuyển động nên được gọi là gia tốc hướng tâm viết tắt là aht hoặc →ahtaht→

Biểu thức độ lớn gia tốc hướng tâm của chuyển động tròn đều aht=v2r=ω2.raht=v2r=ω2.r

Tổng kết những điểm cần lưu ý trong bài chuyển động tròn đều

• Chuyển động tròn đều: quĩ đạo là đường tròn, tốc độ góc, tốc độ dài không đổi.
• Công thức tính tốc độ góc (tần số góc): ω=ΔφΔtω=ΔφΔt
• Liên hệ giữa tốc độ góc (tần số góc) và tốc độ dài: v=r.ω
• Liên hệ giữa tần số góc, chu kỳ, tần số: ω=2πT=2π.fω=2πT=2π.f
• Độ lớn của gia tốc hướng tâm: aht=v2r=ω2.raht=v2r=ω2.r
• Chu kỳ T (s): là khoảng thời gian vật chuyển động được một vòng tròn
• Tần số f (Hz): là số vòng vật chuyển động được trong 1 giây.
• Đơn vị của tốc độ góc ω (rad/s) hoặc (vòng/giây): 1 (vòng/giây)=2π (rad/s)

Chuyên mục: Lý thuyết Vật Lý Lớp 10

Thảo luận cho bài: Chương I:Chuyển động tròn đều, gia tốc hướng tâm (Bài 9)

Bài viết cùng chuyên mục

• Chương VIII: Tại sao tủ lạnh lại có thể làm lạnh? (Đọc thêm)

• Chương VIII: Động cơ nhiệt, động cơ đốt trong 4 kỳ, 2 kỳ chạy xăng và Diesel (Đọc thêm)

• Chương VIII: Các nguyên lý nhiệt động lực học, Động cơ nhiệt.

• Chương VIII: Nội năng là gì? sự biến thiên nội năng, cơ sở nhiệt động lực học

• Chương VII: Lửa là gì? tại sao khi cháy lửa có màu xanh? hình dạng của ngọn lửa (Đọc thêm)

• Chương VII: nhiệt giai là gì? các thang đo nhiệt độ thường gặp và cách chuyển đổi (Đọc thêm)

• Chương VII: Anders Celsius nhà vật lý thiên văn tạo ra thang nhiệt giai bách phân (Đọc thêm)

• Chương VII: Các trạng thái của vật chất, sự chuyển thể (Đọc thêm)