Giải Vật Lí 10 Bài 5: Chuyển động Tròn đều

[toc:ul]

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

I. Định nghĩa

Chuyển động tròn là chuyển động có quỹ đạo là một đường tròn.

$Tốc độ trung bình =\frac{Độ dài cung tròn mà vật đi được}{Thời gian vật chuyển động}$.

Chuyển động tròn đều: là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có tốc độ trung bình như nhau trên mọi cung tròn.

II. Các tham số của chuyển động tròn

Tốc độ dài: là độ lớn của vận tốc tức thời trong chuyển động tròn đều, và được xác định bằng thương số của độ dài cung tròn mà vật đi được trong khoảng thời gian rất ngắn $\triangle t$.

$v = \frac{\triangle s}{\triangle }$.

Đối với chuyển động tròn đều, tốc độ dài của vật không đổi.

Vecto vận tốc trong chuyển động tròn luôn có phương tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo.

Tốc độ góc của một chuyển động tròn là đại lượng do bằng góc mà bán kính OM quét được trong một đơn vị thời gian. Tốc độ góc của chuyển động tròn đều là đại lượng không đổi. Đơn vị: rad/s.

Chu kì T của chuyển động trong đều là thời gian để vật đi được một vòng.

$T = \frac{2\pi }{\omega }$ (s).

Tần số f của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong 1 giây.

$f = \frac{1}{T}$. (Hz).

Mối liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc: v = r .$\omega $.

Gia tốc trong chuyển động tròn đều:

• Phương: nằm dọc theo bán kính quỹ đạo.
• Chiều: hướng vào tâm quỹ đạo.
• Gia tốc của chuyển động tròn đều là gia tốc hướng tâm.
• Độ lớn: $a = \frac{\triangle v}{\triangle t}$

Mối liên hệ giữa gia tốc hướng tâm, vận tốc dài và bán kính quỹ đạo là:

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

II. GIẢI BÀI TẬP

Giải câu 1: Chuyển động tròn đều là gì?...

Chuyển động tròn đều là gì?

Bài giải:

Chuyển động tròn đều: là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có tốc độ trung bình như nhau trên mọi cung tròn.

Giải câu 2: Nêu những đặc điểm vecto vận tốc...

Nêu những đặc điểm vecto vận tốc của chuyển động tròn đều.

Bài giải:

Đặc điểm của vecto vận tốc của chuyển động tròn đều:

• Gốc: tại vật
• Phương: Tiếp tuyền với quỹ đạo.
• Chiều: luôn thay đổi và cùng chiều chuyển động.
• Độ lớn: $v = \frac{\triangle s}{\triangle t}$

Giải câu 3: Tốc độ góc là gì? Tốc độ góc được...

Tốc độ góc là gì? Tốc độ góc được xác định như thế nào?

Bài giải:

Tốc độ góc của một chuyển động tròn là đại lượng do bằng góc mà bán kính OM quét được trong một đơn vị thời gian. Tốc độ góc của chuyển động tròn đều là đại lượng không đổi. Đơn vị: rad/s.

Giải câu 4: Viết công thức liên hệ giữa tốc...

Viết công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc trong chuyển động tròn đều.

Bài giải:

Mối liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc: v = r .$\omega $.

Giải câu 5: Chu kì của chuyển động tròn đều...

Chu kì của chuyển động tròn đều là gì? Viết công thức liên hệ giữa chu kì và tốc độ góc.

Bài giải:

Chu kì T của chuyển động trong đều là thời gian để vật đi được một vòng.

$T = \frac{2\pi }{\omega }$ (s).

Giải câu 6: Tần số của chuyển động tròn đều là...

Tần số của chuyển động tròn đều là gì? Viết công thúc liên hệ giữa chu kì và tần số.

Bài giải:

Tần số f của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong 1 giây.

$f = \frac{1}{T}$. (Hz).

Giải câu 7: Nêu những đặc điểm và công thức...

Nêu những đặc điểm và công thức tính gia tốc trong chuyển động tròn đều.

Bài giải:

Gia tốc trong chuyển động tròn đều:

Phương: nằm dọc theo bán kính quỹ đạo.

Chiều: hướng vào tâm quỹ đạo.

Gia tốc của chuyển động tròn đều là gia tốc hướng tâm.

Độ lớn: $a = \frac{\triangle v}{\triangle t}$.

Giải câu 8: Chuyển động nào dưới đây là chuyển...

Chuyển động nào dưới đây là chuyển động tròn đều?

A. chuyển động của một con lắc đồng hồ.

B. chuyển động của một mắt xích xe đạp.

C. chuyển đônnjg của cái đầu van xe đạp đối với người ngồi trên xe, xe chạy đều.

D. chuyển động của cái đầu van xe đạp đối với mặt đường, xe chạy đều.

Bài giải:

Chọn đáp án C.

Giải câu 9: Câu nào đúng?...

Câu nào đúng?

A. Tốc độ chuyển động tròn đều phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

B. Tốc độ của chuyển động tròn đều phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

C. Với v và w cho trước, gia tốc hướng tâm phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

D. Cả ba đại lượng trên không phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

Bài giải:

Chọn đáp án C.

Giải câu 10: Chỉ ra câu sai...

Chỉ ra câu sai.

Chuyển động tròn đều có những đặc điểm sau:

A. Quỹ đạo là đường tròn;

B. Vecto vận tốc không đổi;

C. Tốc độ góc không đổi;

D. vecto gia tốc luôn hướng vào tâm.

Bài giải:

Chọn đáp án B.

Giải thích: Trong chuyển động tròn đều, vecto vận tốc có độ lớn không đổi nhưng luôn thay đổi về phương và chiều.

Giải câu 11: Một cánh quạt quay với tần số 400...

Một cánh quạt quay với tần số 400 vòng/phút. Cánh quạt dài 0,8 m. Tính tốc độ dài và tốc độ góc của một điểm ở đầu cánh quạt.

Bài giải:

Đổi: $\omega $ = 400 vòng/ phút = $\frac{400.2\pi }{60} = \frac{40\pi }{3}$ (rad/s).

Tốc độ dài của điểm ở đầu cánh quạt là: v = r. $\omega $ = 0,8. $\frac{40\pi }{3}$ = $\frac{32\pi }{3}$ (m/s).

Tốc độ góc của điểm ở đầu cánh quạt là: $\omega $ = $\frac{40\pi }{3}$ (rad/s) (do mọi điểm trong chuyển động tròn có cùng tốc độ góc).

Giải câu 12: Bánh xe đạp có đường kính 0,66 m...

Bánh xe đạp có đường kính 0,66 m . Xe đạp chuyển động thẳng đều với vận tốc 12 km/h. Tính tốc độ dài và tốc độ góc của một điểm trên vành bánh đối với người ngồi trên xe.

Bài giải:

Tốc độ dài của một điểm trên vành bánh xe đối với người ngồi trên xe là:

v = 12 km/h = $\frac{10}{3}$ (m/s).

Tốc độ góc của điểm đó là: v = r.$\omega $ $\Rightarrow $ $\omega = \frac{v}{r} = \frac{\frac{10}{3}}{0,66} = \approx 5$ (rad/s).

Giải câu 13: Một đồng hồ treo tường có kim phút...

Một đồng hồ treo tường có kim phút dài 10 cm và kim giờ dài 8cm. Cho rằng các kim quay đều. Tính tốc độ dài và tốc độ góc của điểm đầu hai kim.

Bài giải:

Đối với kim phút:

Chu kì quay của kim phút là: T1 = 60 phút = 3600 (s).

Tốc độ góc của kim phút là: $\omega _{1} = \frac{2\pi }{T_{1}} = \frac{2\pi }{3600} = \frac{\pi }{1800}$ (rad/s).

Tốc độ dài của kim phút là: v1 = r1. $\omega _{1}$ = 10.10-2.$\frac{\pi }{1800}$ = $\frac{\pi }{18000}$ (m/s).

Tương tự đối với kim giờ:

Chu kì của kim giờ là: T2 = 12 h = 43 200 (s).

Tốc độ góc của kim giờ là: $\omega _{2} = \frac{2\pi }{T_{12}} = \frac{2\pi }{43 200} = \frac{\pi }{21 600}$ (rad/s).

Tốc độ dài của kim giờ là: v2 = r2. $\omega _{2}$ = 8.10-2.$\frac{\pi }{21 600}$ = $\frac{\pi }{27 000}$ (m/s).

Giải câu 14: Một điểm nằm trên vành ngoài của...

Một điểm nằm trên vành ngoài của một lốp xe máy cách trục bánh xe 30 cm. Xe chuyển động thẳng đều. Hỏi bánh xe quay bao nhiêu vòng thì số chỉ trên đồng hồ tốc độ ứng với 1 km.

Bài giải:

Chu vi bánh xe là: $C = 2\pi .r = 2\pi 30.10^{-2} = 0,6\pi \approx 1,885$ (m)

Số vòng cần quay của bánh xe để đồng hồ tốc độ chỉ 1 km là:

$n = \frac{S}{C} = \frac{1000}{1,885} = 531$ (vòng).

Giải câu 15: Một chiếc tàu thủy neo tại một điểm...

Một chiếc tàu thủy neo tại một điểm trên đường xích đạo. Hãy tính tốc độ góc và tốc độ dài của tàu đối với trục quay của Trái Đất. Biết bán kính của Trái Đất là 6400 km.

Bài giải:

Chu kì quay của trái đất là: T = 24 h = 86 400 (s).

Tốc độ góc của tàu là: $\omega = \frac{2\pi }{T} = \frac{2\pi }{86 400} = \frac{\pi }{43 200}$ (rad/s).

Tốc độ dài của tàu là: v = r. $\omega $ = 6400.103.$\frac{\pi }{43 200}$ = $\frac{4000\pi }{27}$ (m/s).