Lý thuyết Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm – Vật lí 10 Chân trời sáng tạo

Lý thuyết Vật lí 10 Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm

A. Lý thuyết Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm

1. LỰC HƯỚNG TÂM

Lực hướng tâm $\overrightarrow{F_{ht}}$ có phương dọc theo bán kính, chiều hướng vào tâm quỹ đạo và được gọi là lực hướng tâm có độ lớn không đổi, bằng:

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

Lực hấp dẫn đóng vai trò lực hướng tâm

2. ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ CỦA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN

a. Trường hợp xe chạy theo đường vòng cung trên mặt đường ngang

Trong trường hợp này, lực ma sát đóng vai trò lực hướng tâm, có tác dụng giúp xe chạy vòng theo cung tròn.

b. Trường hợp xe chạy theo đường vòng cung có mặt đường nghiêng

Trong trường hợp này, hợp lực hướng vào tâm đường tròn và đóng vai trò lực hướng tâm, bảo đảm cho xe chạy vòng theo quỹ đạo tròn. Dù vậy tốc độ của xe cũng bị giới hạn để xe không bị trượt ra khỏi cung tròn

B. Bài tập Trắc nghiệm Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm

Câu 1: Một vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất thì lực nào đóng vai trò lực hướng tâm.

A. Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh.

B. Lực cản của không khí.

C. Lực đẩy Acsimet của không khí.

D. Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trăng.

Câu 2: Chọn phát biểu sai.

A. Vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất do lực hấp dẫn đóng vai trò lực hướng tâm.

B.Xe chuyển động vào một đoạn đường cong (khúc cua có mặt đường nghiêng), lực đóng vai trò hướng tâm luôn là lực ma sát.

C. Xe chuyển động đều trên đỉnh một cầu võng, hợp lực của trọng lực và phản lực vuông góc đóng vai trò lực hướng tâm.

D. Vật nằm yên đối với mặt bàn nằm ngang đang quay đều quanh trục thẳng đứng thì lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực hướng tâm.

Câu 3: Một tài xế điều khiển một ôtô có khối lượng 1000 kg chuyển động quanh vòng tròn có bán kính 100 m nằm trên một mặt phẳng nằm ngang với vận tốc có độ lớn là 10 m/s. Lực ma sát nghỉ cực đại giữa lốp xe và mặt đường là 900 N. Ôtô sẽ:

A. trượt vào phía trong của vòng tròn.

B.trượt ra khỏi đường tròn.

C. chạy chậm lại vì tác dụng của lực li tâm.

D. Chưa đủ cơ sở để kết luận

Câu 4: Chọn đáp án đúng. Lực hướng tâm

A. có phương dọc theo bán kính, chiều hướng vào tâm quỹ đạo

B. có độ lớn không đổi bằng $F_{ht}=m.a_{ht}=m.\frac{{\nu }^2}{R}=m.{\omega }^2.R$

C. là lực giữ cho vật chuyển động tròn đều

D. Cả ba đáp án trên đều đúng.

Câu 5: Một xe đua chạy quanh một đường tròn nằm ngang, bán kính 250 m. Vận tốc xe không đổi có độ lớn là 50 m/s. Khối lượng xe là 2.10³ kg. Độ lớn của lực hướng tâm của chiếc xe là:

A 10 N.

B. 4.10² N.

C. 4.10³ N.

D. 2.10⁴ N.

Câu 6: Một người buộc một hòn đá vào đầu một sợi dây và quay dây sao cho vật chuyển động tròn đều trong mặt phẳng nằm ngang, sợi dây lệch so với phương thẳng đứng một góc nhọn. Muốn hòn đá chuyển động trên đường tròn bán kính 3 m với tốc độ 2 m/s thì người ấy phải giữ dây với một lực bằng 10 N. Lấy $g=10m/s^2$. Khối lượng của hòn đá bằng

A. 0,99 kg.

B. 0,92 kg.

C. 2,58 kg.

D. 1,53 kg.

Câu 7: Một vật khối lượng m đặt trên đĩa quay đều với vận tốc góc w. Vật đã vạch nên đường tròn bán kính R. Vật đã chuyển động tròn đều nên lực đóng vai trò lực hướng tâm là:

A. Trọng lực.

B. Phản lực của đĩa.

C. Lực ma sát nghỉ.

D. Hợp lực của 3 lực trên.

Câu 8: Gia tốc tự do trên bề mặt của Mặt Trăng là $g=1,6m/s^2$. Bán kính của Mặt Trăng là $1,{7.10}^6$ m. Chu kì của vệ tinh trên quỹ đạo gần Mặt Trăng gần đúng bằng

A. $1,{0.10}^{3}s$

B. $6,{5.10}^{3}s$

C. $5,{0.10}^{6}s$

D. $7,{1.10}^{12}s$

Câu 9: Một vật đặt trên một cái bàn quay, nếu hệ số ma sát giữa vật và mặt bàn là 0,25 và vận tốc góc của mặt bàn là 3 rad/s thì phải đặt vật trên mặt bàn, trong phạm vi một hình tròn có tâm nằm trên trục quay, bán kính bao nhiêu để nó không bị trượt đi.

A. 0,277 m.

B. 1 m.

C. 2 m.

D. 2,5 m.

Câu 10: Một vệ tinh nhân tạo có khối lượng 100 kg, được phóng lên quỹ đạo quanh Trái Đất ở độ cao 153 km. Chu kì của vệ tinh là ${5.10}^3$s và bán kính của Trái Đất là R = 6400 km. Tính lực hướng tâm tác dụng lên vệ tinh?

A. 1035 N.

B. 1500 N.

C. 2000 N.

D. 1600 N.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Vật lí lớp 10 sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 18: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng

Lý thuyết Bài 19: Các loại va chạm

Lý thuyết Bài 20: Động học của chuyển động tròn

Lý thuyết Bài 22: Biến dạng của vật rắn. Đặc tính của lò xo

Lý thuyết Bài 23: Định luật Hooke