I. ĐỊNH NGHĨA
1. Chuyển động tròn
Chuyển động tròn là chuyển động có quỹ đạo là một đường tròn.
2. Tốc độ trung bình trong chuyển động tròn
Định nghĩa tốc độ trung bình trong chuyển động tròn:
Tốc độ trung bình = Độ dài cung tròn mà vật đi được/ Thời gian chuyển động
3. Chuyển động tròn đều
Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo tròn và có tốc độ trung bình trên mọi cung tròn là như nhau.
II. TỐC ĐỘ DÀI VÀ TỐC ĐỘ GÓC
1. Tốc độ dài
Công thức tính tốc độ dài [độ lớn tức thời trong chuyển động tròn đều]:
$v = \frac{{\Delta s}}{{\Delta t}}$
Trong chuyển động tròn đều, tốc độ dài của vật không đổi.
2. Vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều
Với điều kiện cung tròn có độ dài rất nhỏ, có thể coi như một đoạn thẳng, người ta dùng một vectơ $\Delta \overrightarrow s $ vừa để chỉ quãng đường đi được vừa để chỉ hướng chuyển động. $\Delta \overrightarrow s $ gọi là vectơ độ dời.
$\overrightarrow v = \frac{{\Delta \overrightarrow s }}{{\Delta t}}$
Vì $\Delta \overrightarrow s $ trùng với một đoạn cung tròn tại $M$ nên nó nằm dọc theo tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo tại $M$. $\overrightarrow v $ cùng hướng với $\Delta \overrightarrow s $ nên nó cũng nằm theo tiếp tuyến tại $M.$
Vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều luôn có phương tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo.
3. Tốc độ góc. Chu kì. Tần số
a] Định nghĩa
Tốc độ góc của chuyển động tròn là đại lượng đo 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.
$\omega = \frac{{\Delta \alpha }}{{\Delta t}}$
b] Đơn vị đo tốc độ góc
Nếu ${\Delta \alpha }$: đo bằng rađian; ${\Delta t}$: đo bằng giây thì đơn vị của $\omega $ là rad/s.
c] Chu kì
Chu kì $T$ của chuyển động tròn đều là thời gian để vật đi được trong một vòng.
Công thức:
$T = \frac{{2\pi }}{\omega }$
Đơn vị của $T$ là giây [s].
d] Tần số
Tần số $f$ của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong 1 giây.
$f = \frac{1}{T}$
Đơn vị của $f$ là vòng/s.
e] Công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc
$v = r\omega $
III. GIA TỐC HƯỚNG TÂM
1. Hướng của vectơ gia tốc trong chuyển động tròn đều
Trong chuyển động tròn đều, vân tốc tuy có độ lớn không đổi, nhưng hướng luôn thay đổi, nên chuyển động này có gia tốc. Gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm của quỹ đạo nên gọi là gia tốc hướng tâm.
2. Độ lớn của gia tốc hướng tâm
Công thức tính gia tốc hướng tâm:
${a_{ht}} = \frac{{{v^2}}}{r} = r{\omega ^2}$
NỘI DUNG CHÍNH
- 1 Khái niệm về gia tốc hướng tâm
- 2 Công thức tính gia tốc hướng tâm
- 3 Những công thức liên quan
- 4 Bài tập tính gia tốc hướng tâm lớp 10 có lời giải dễ hiểu
Gia tốc hướng tâm là kiến thức môn Vật Lý lớp 10 vô cùng quan trọng. Bên cạnh những bạn chuyên Lý thì rất giỏi làm những bài tập về gia tốc hướng tâm, nhưng cũng có một số bạn đang gặp khó khăn khi giải bài tập tính gia tốc hướng tâm. Đừng lo lắng nhé, bài viết dưới đây chúng tôi sẽ giúp bạn đọc hiểu và khái niệm, công thức tính gia tốc hướng tâm và cho một số bài tập có lời giải chi tiết để bạn đọc dễ hiểu và áp dụng công thức vào bài tập tốt nhất.
Xem thêm:
- Công thức tính vận tốc trung bình lớp 10 và bài tập có lời giải dễ hiểu
- Công thức tính vận tốc lớp 5 và bài tập có lời giải dễ hiểu
- Công thức tính công suất phản kháng đầy đủ nhất
- Trong chuyển động tròn đều, vận tốc của nó tuy nhỏ nhưng có độ lớn không đổi, và hướng luôn thay đổi. Do đó chuyển động này có gia tốc. Gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm của quỹ đạo nên được gọi là gia tốc hướng tâm.
- Đơn vị của gia tốc hướng tâm là m/s2
- Vecto của gia tốc hướng tâm là:
Công thức tính gia tốc hướng tâm
Công thức tính gia tốc hướng tâm = bình phương vận tốc dài : bán kính của đường tròn hoặc = bán kính của đường tròn x bình phương của tốc độ góc.
aht = v2/r = r.ω2
Trong đó có aht là gia tốc hướng tâm [m/s]
v là vận tốc dài [m/s]
ω là tốc độ góc [rad/s]
r là bán kính của đường tròn [m]
Những công thức liên quan
- Vecto vận tốc trong chuyển động tròn đều luôn có:
+ Phương tiếp tuyến với đường tròn của quỹ đạo
+ Độ lớn [hay tốc độ dài] có công thức là:
v = ω.r = 2πr/T
- Tốc độ góc của chuyển động tròn chính là đại lượng được đo bằng góc mà bán kính OM quét được Δt. Tốc độ góc của chuyển động tròn đều chính là đại lượng không đổi là: ω = Δα/Δt [rad/s]
- Công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc là: v = r. Ω
- Chu kỳ của chuyển động tròn chính là thời gian để vật đi được 1 vòng là: T = 2π/ ω [s]
- Tần số chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong 1 giây. Đơn vị tần số vòng chính là vòng/s hoặc héc [hz]
F = 1/T
Bài tập tính gia tốc hướng tâm lớp 10 có lời giải dễ hiểu
Bài tập 1: Một chiếc xe máy chuyển động thẳng đều với v = 46 km/h. Biết bán kính của chiếc lốp xe máy là 60cm. Tính tốc độ góc và gia tốc hướng tâm tại một điểm trên lốp bánh xe máy.
Lời giải
Vận tốc xe máy cũng chính là tốc độ dài của một điểm trên lốp xe:
V = 10 m/s
Tốc độ góc là:
ω = v/r = 16 rad/s
Gia tốc hướng tâm tại một điểm trên lốp bánh xe máy là:
Aht = v2/r = 160 m/s2
Bài tập 2: Một vệ tinh nhân tạo có quỹ đạo là một đường tròn cách mặt đất là 500km, quay quanh trái đất 1 vòng hết 80 phút. Gia tốc hướng tâm của vệ tinh là bao nhiêu? Biết rằng Rtđ = 6497 km.
Lời giải
T = 80 phút = 4800s
Vậy ω = 2πT = 30144 rad/s
Ta có: Aht = v2/r = [R + r]. ω 2 = 6,26 m/s2
Bài tập 3: Một chiếc xe tròn tập đi cho bé của trung tâm thương mại chuyển động tròn đều với v = 81 km/h. Biết bán kính của lốp xe là 42 m. Tính gia tốc hướng tâm tại một điểm trên lốp xe tròn?
Lời giải
Vận tốc xe đạp cũng là tốc độ dài của một điểm trên lốp xe v = 20 m/s
Gia tốc hướng tâm tại một điểm trên lốp bánh xe tròn là:
aht = v2/r = 8,8 m/s2
Hy vọng bài viết trên của chúng tôi sẽ giúp bạn đọc hiểu và dễ dàng giải những bài tập liên quan đến gia tốc hướng tâm tốt nhất nhé. Chúc bạn có những giờ học tập vui vẻ nhé.