Xem toàn bộ tài liệu Lớp 10 – Chân Trời Sáng Tạo: tại đây
Mở đầu trang 131 Vật Lí 10:
Lời giải:
Vì khi vào đoạn đường cong, sẽ xuất hiện lực hướng tâm.
– Nếu đi trên đoạn đường thẳng thì trọng lực và phản lực của xe cân bằng với nhau.
– Nếu đi vào đoạn đường cong, lúc này lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực hướng tâm.
Do đó xuất hiện phản lực của lực hướng tâm chính là lực li tâm có xu hướng kéo vật ra khỏi quỹ đạo chuyển động cong, nếu lực ma sát nghỉ không đủ lớn để thắng được lực li tâm thì xe sẽ bị văng ra khỏi quỹ đạo. Dẫn đến người ta phải tạo độ nghiêng cho đoạn đường cong so với phương ngang, để tăng độ lớn cho lực hướng tâm.
Câu hỏi 1 trang 132 Vật Lí 10:
Lời giải:
Lực hấp dẫn giữa Mặt Trời và các hành tinh đóng vai trò là lực hướng tâm.
Luyện tập trang 132 Vật Lí 10:
Lời giải:
Chu kì quay của vệ tinh quanh Trái Đất là 1 ngày đêm (vì vệ tinh có vị trí cố định trong không gian so với trái đất nên nó có chu kì quay bằng với chu kì tự quay của Trái Đất).
T
=
86400
s
⇒
ω
=
2
π
T
=
7
,
27.10
−
5
r
a
d
/
s
Độ lớn lực hướng tâm:
F
h
t
=
m
ω
2
R
=
2
,
7.1000.
7
,
27.10
−
5
2
.42000.1000
=
600
N
Câu hỏi 2 trang 132 Vật Lí 10:
Lời giải:
Khi ô tô chạy theo đường vòng cung, tài xế cần lưu ý một số điều sau để tránh xảy ra tai nạn giao thông:
– Giảm tốc độ
– Chú ý quan sát
Luyện tập trang 133 Vật Lí 10:
Lời giải:
Tốc độ tối đa:
v
=
μ
.
g
.
R
=
0
,
523.9
,
8.35
=
13
,
4
m
/
s
Vận dụng trang 133 Vật Lí 10:
Lời giải:
– Tốc độ tối đa của xe để giữ an toàn phụ thuộc vào căn bậc 2 của tích hệ số ma sát nghỉ và bán kính đường tròn:
v
=
μ
.
g
.
R
– Tốc độ này không phụ thuộc và khối lượng của xe.
– Đề xuất: Khi xe chạy trên đường đèo, trong đường đua có tốc độ cao, hoặc mặt đường trơn trượt, lực ma sát giữa các bánh xe và mặt đường không đủ để tạo lực hướng tâm, do phải tồn tại lực hướng tâm để xe có thể thực hiện chuyển động tròn, mặt đường phải được thiết kế nghiêng một góc α so với phương ngang để 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.
Bài 1 trang 134 Vật Lí 10: Một đầu của dây nhẹ dài 0,80 m được buộc một vật có khối lượng 3,00 kg. Vật chuyển động tròn đều quanh đầu kia của dây trên mặt bàn nằm ngang (Hình 21P.1). Giả sử không có ma sát giữa vật và mặt bàn. Khi tốc độ quay của dây là 1,6 vòng/s thì dây đứt. Tính lực căng dây lớn nhất.
Lời giải:
Lực căng dây đóng vai trò lực hướng tâm.
Lực căng dây lớn nhất bằng với lực hướng tâm lớn nhất
Độ lớn lực hướng tâm:
F
h
t
=
m
ω
2
R
=
3.
1
,
6.2
π
2
.0
,
8
=
242
,
6
N
Khi đó lực căng dây lớn nhất có độ lớn bằng 242,6 N.
Bài 2 trang 134 Vật Lí 10: Mô hình đơn giản của nguyên tử hydrogen giả sử rằng electron chuyển động tròn đều quanh hạt nhân với tốc độ bằng 2,2.106 m/s. Quỹ đạo chuyển động có bán kính bằng 0,53.10-10 m. Hãy tính độ lớn của lực tương tác giữa electron và hạt nhân.
Lời giải:
Độ lớn lực tương tác giữa electron và hạt nhân bằng với độ lớn lực hướng tâm:
F
=
m
v
2
R
=
9
,
1.10
−
31
.
2
,
2.10
6
2
0
,
53.10
−
10
=
8
,
3.10
−
8
N
Bài 3 trang 134 Vật Lí 10:
Một vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng 0,50 kg, được buộc vào đầu một dây có chiều dài 1,5 m. Vật chuyển động đều trên đường tròn nằm ngang (Hình 21P.2). Cho biết dây chỉ chịu được lực căng tối đa bằng 50 N. Hãy tính tốc độ quay lớn nhất của vật để dây không bị đứt.
Lời giải:
Gọi góc hợp bởi phương của sợi dây và phương thẳng đứng là α
Hình chiếu của lực căng dây xuống mặt phẳng quỹ đạo đóng vai trò lực hướng tâm.
Độ lớn lực hướng tâm:
F
h
t
=
T
.
sin
α
⇒
T
=
F
h
t
sin
α
Mặt khác:
F
h
t
=
m
ω
2
R
=
m
v
2
R
=
m
v
2
l
.
sin
α
Từ hai biểu thức trên:
T
=
m
v
2
l
.
sin
2
α
⇒
v
=
T
.
l
.
sin
2
α
m
Tốc độ quay lớn nhất để dây không bị đứt khi T = 50 N
Từ đó:
v
=
T
.
l
.
sin
2
α
m
=
50.1
,
5
0
,
5
.
sin
α
=
12
,
24.
sin
α
m
/
s
Khi
sin
α
=
1
⇒
v
=
12
,
24
m
/
s