Tải ở cuối trang

Sách Giáo Khoa Vật Lý 12 nâng cao

Bài 5. Bài tập về động lực học vật rắn –

Phương pháp giải toán về chuyển đông quay của vật rắn tương tự như phương pháp giải toán đối tương cần khảo sát là vật hay hệ vật nào, lực và dụng vào vật hay hệ vật. Từ phương trình động lực học của vật răn quay quanh một trục, ta có thể tính được đại lượng vật lí cần tìm (gia tốc, khối lượng, momen quán tính, lực, …)momen turcPhân tích bài toána) Chuyển động của bánh xe gồm hai giai đoạn:– Giai đoạn đầu (10 s đầu) : quay nhanh dần đều.- Giai đoạn cuối (30 s. cuối) : quay chậm dần đều. M = 0,25M = 0,2520 = 5 NmVì lực ma sát tạo momen cản làm giảm tốc độ góc, nên:M = -5N.mb) Để tính momen quán tính củabánh xe, ta dùng phương trình : M = Iy trong đó M là tổng momen lực tác dụng vào bánh xe (giai đoạn quay nhanh dân). M = M + M,Biết gia tốc góc 7 của giai đoạn quay nhanh dần, ta tính được 1.Cách khác : Xét giai đoạn quay chậm dần, ta cũng tính được 1.Мms -5 2 -0.522Bài tập 1 Một bánh xe đạp chịu tác dụng của một momen lực M1 không đổi là 20 N.m. Trong 10s đầu, tốc độ góc của bánh xe tăng đều từ 0 đến 15 rad/s. Sau đó momen M1 ngừng tác dụng, bánh xe quay chậm dần đều và dừng hẳn lại sau 30’s. Cho biết momen của lực ma sát có giá trị không đổi trong suốt thời gian bánh xe quay và bằng 0,25M1. a) Tính gia tốc góc của bánh xe trong các giai đoạn quay nhanh dần đều và chậm dần đều. b) Tính momen quán tính của bánh xe đối với trục. c) Tính động năng quay của bánh xe ở đầu giai đoạn quay chậm dần đều.Bài giảia) Gia tốc góc của bánh xe- Giai đoạn quay nhanh dần đều :ως -ω0 15 – 0 2. = – 1 = – = 1.5 rad/sY Δι 10- Giai đoạn quay chậm dần đều :a – – –05 mus Δί2 30b) Momen quán tính của bánh xe đối với trục c) Để tính động năng quay của bánhTổng momen lực tác dụng vào bánh xe: xe đối với trục, dùng công thức W = -1 Io*. M = M + Min = 20 + (-5) = 15 N.m a = to Từ đó; 1 = “= 器一 10 kg.m.I c) Động năng quayWd = ; /of = 10.152 = 1 125 J1. 2 Bài tập 2Một đĩa tròn đồng chất khối lượng m = 1 kg,bán kính R’= 20 cm đang quay đều quanh trục Phân tích bau tán – – vuông góc với mặt đĩa và đi qua tâm của đĩa với iਅ thể giải tốc độ góc (90 = 10 rad/s. Tác dụng lên đĩa một -7 . .1momen hãm. Đĩa quay chậm dần đều và dừng Ta tính momen hãm bằng cách dùngđinh lí đÔng năng: AM/4 = 4lại sau khi đã quay được một góc 10 rad. 1. n g d a CᏅ :a) Tính momen hãm đó. ΔW = 0-o b) Tính thời gian từ lúc chịu tác dụng của A = Fcs = Fergp = Map momen hãm đến khi đĩa dừng hẳn. trong đó M=Fer là momen hãm. Bài giải Từ đó, theo định lí động năng thì: a) Momen hãm1. – lao = Map Gia tốc góc: 2་ཀ0 2 a.2 2 Vậy momen hãm là: = “To’o = “-1″=-5 rad/s? M — lei — 00210″.–o,u: N 2ழ 2.10 — — in -u, NimMomen hãm M = 1ỹ, với: I = mR – 1.(0,2) = 0.02 kg.m. ta tính được : M = 0,02. (-5) = – 0,1 N.mDấu trừ chứng tỏ momen hãm có tác dụng làm giảm tốc độ quay của đĩa.23B5. Phân tích bài toánHình 5.2 cho biết các lực tác dụng vào vật A, B và rồng rọc, chiều dương cho chuyển động của mỗi vật.F” Te Ta N. AITAHình 5.2 Lưu ý rằng: – Vì dây không trượt trên ròng , nên : a = Ry – Vì gia tốc a không đổi nên 7cũng không đổi, ròng rọc quay nhanh dẩn đều.24b) Thời gian đĩa quay đến khi dừng Từ công thức () = (90 + ýt, suy ra:ω – ω0 0 – 10= -2 = 2sy -5Bài tập 3Hai vật A và B có cùng khối lượng m = 1 kg, được liên kết với nhau bằng một dây nhẹ, không dãn, vắt qua một ròng rọc có bán kính R= 10 cm và momen quán tính 1 = 0.050 kg.m. (Hình 5.1). Biết dây không trượt trên ròng rọc nhưng không biết giữa vật B và bàn có ma sát hay không. Lúc đầu, các vật được giữ đứng yên, sau đó hệ vật được thả ra. Người ta thấy sau 2 s, ròng rọc quay quanh trục của nó được 2 vòng và gia tốc của các vật A, B không đổi. Cho g =9,80 m/s”. Coi ma sát ở trục của ròng rọc không đáng kể.a) Tính gia tốc góc của ròng rọc.b) Tính gia tốc của hai vật.c) Tính lực căng của dây ở hai bên của ròng rọc,d). Có ma sát giữa vật B và mặt bàn hay không ? Nếu có, hãy tính hệ số ma sát.Bài giảia) Tính gia tốc góc của ròng rọc1. Từ công thức γι’, Suy ra y = tThay số: y = 2 = 6,28 rad/s’ 2b) Tính gia tốc của hai vật a = Ry = 0,1.6.28 s 0,63 m/sc) Tính lực căng của dây ở hai bên ròng rọc- Xét vật A : P – TA = ma Suy ra: TA = P – ma = m (g – a) Thay số: TA = 1 (9,8 – 0,63) s 9, 17 N – Xét ròng rọc ; (TA — TB)R = Iy Suy ra: TA — TB = 1 K. hay TB = TA — 1 4 R RThay số: Th = 9,17 — 0,05.°,28′ ‘ = 6,03N 0,1d). Vì TB = 6,03 N > ma, suy ra giữa vật B và bàn có ma sát, độ lớn của lực ma sát được tính như sau:- Xét vật B (Hình 5.3): TB Fms Po 7107 Suy ra: F= TB — ma = 6,03 — 1.0,63 = 5,4 NHệ số ma sát giữa vật B và mặt bàn là :μ = Fms – ” – 0,55 mg 1.9,8a). Biết góc quay và thời gian quay, ta tính gia tốc góc từ công thứcy = — 2b) Để tính lực căng của dây treo vật A, ta áp dụng phương trình động lực học cho vật.A.c) Để tính lực căng TB, ta cần xét chuyển động quay của ròng rọc dưới tác dụng của các momen lực.Nhận xét về kết quả của bài toánDo ròng rọc có khối lượng (tức là có kể đến momen quán tính của ròng rọc) nên lực căng của dây ở hai bên ròng rọc có độ lớn khác nhau : TA > TB.B Te fins 一 Hình 5.3

 

Bài giải này có hữu ích với bạn không?

Bấm vào một ngôi sao để đánh giá!

Đánh giá trung bình 4 / 5. Số lượt đánh giá: 1062

Chưa có ai đánh giá! Hãy là người đầu tiên đánh giá bài này.

--Chọn Bài--

Tài liệu trên trang là MIỄN PHÍ, các bạn vui lòng KHÔNG trả phí dưới BẤT KỲ hình thức nào!

Tải xuống