Gia tốc tiếp tuyến so với Gia tốc hướng tâm
Gia tốc là tốc độ thay đổi của vận tốc và khi được biểu thị bằng phép tính, nó là đạo hàm theo thời gian của vận tốc. Gia tốc tiếp tuyến và gia tốc hướng tâm là các thành phần của gia tốc đối với một hạt hoặc một vật cứng trong chuyển động tròn.
Tăng tốc tiếp tuyến
Coi một hạt chuyển động dọc theo một đường như trong sơ đồ. Tại ví dụ đã xét, hạt đang chuyển động theo góc và vận tốc của hạt là phương tiếp tuyến với đường đi.
Tốc độ thay đổi của vận tốc tiếp tuyến được định nghĩa là gia tốc tiếp tuyến, và nó được ký hiệu là at.
at= dvt/ dt
Tuy nhiên, điều này không tính đến tổng gia tốc của hạt. Theo định luật thứ nhất của Newton, để một hạt lệch khỏi đường thẳng và quay, phải có một lực khác; do đó chúng ta có thể suy ra rằng phải có một thành phần gia tốc hướng vuông góc với thành phần gia tốc tiếp tuyến, tức là hướng tới điểm O tại ví dụ được hiển thị. Thành phần của gia tốc này được gọi là gia tốc bình thườngvà nó được ký hiệu là an.
an= vt2/ r
Nếu utvà un là các vectơ đơn vị theo phương tiếp tuyến và pháp tuyến, gia tốc kết quả có thể được cho bởi biểu thức sau.
a = atut+ anun= [đvt/ dt] ut+ [vt2/ r] un
Gia tốc hướng tâm
Bây giờ coi rằng lực gây ra gia tốc pháp tuyến là không đổi. Trong trường hợp này, hạt đi vào một đường tròn có bán kính r. Đây là một trường hợp đặc biệt trong chuyển động góc, và gia tốc pháp tuyến được gọi là gia tốc hướng tâm. Lực tạo ra chuyển động tròn đều được gọi là lực hướng tâm.
Gia tốc hướng tâm cũng được cho bởi biểu thức trên, nhưng quan hệ góc về vận tốc và gia tốc có thể được sử dụng để cung cấp cho nó dưới dạng vận tốc góc.
Vì thế,
ac= vt2/ r = -rω2
[Dấu âm cho biết gia tốc hướng ngược lại với vectơ bán kính]
Gia tốc thực có thể nhận được bằng kết quả của hai thành phần ac và mộtt.
Sự khác biệt giữa Gia tốc Tiếp tuyến và Gia tốc Hướng tâm là gì?
• Gia tốc tiếp tuyến và gia tốc hướng tâm là hai thành phần của gia tốc của một hạt / vật thể trong chuyển động tròn.
• Gia tốc tiếp tuyến là tốc độ thay đổi của vận tốc tiếp tuyến và nó luôn luôn tiếp tuyến với đường tròn và pháp tuyến đối với vectơ bán kính.
• Gia tốc hướng tâm hướng về tâm của vòng tròn, và thành phần gia tốc này là yếu tố chính giữ cho hạt ở trong đường tròn.
• Đối với hạt chuyển động tròn đều, vectơ gia tốc luôn nằm trong đường tròn.
Định nghĩa vecto gia tốc góc là gì? Tính chất vecto gia tốc góc? Trong phạm vi bài viết dưới đây, DINHNGHIA.VN sẽ giới thiệu đến các bạn nội dung định nghĩa vecto gia tốc góc cùng những nội dung liên quan.
Định nghĩa Vecto gia tốc góc
Vecto gia tốc góc là vécto biến thiên của vận tốc góc của vật chuyển động tròn theo thời gian. Gia tốc góc là khái niệm mở rộng của gia tốc trong chuyển động thẳng sang chuyển động tròn, là đạo hàm bậc nhất của vận tốc góc và là đạo hàm bậc hai của góc theo thời gian.
Nếu chuyển động quay của vật mà có trục quay cố định, thì khi áp định luật 2 Newton cho chuyển động này, có thể viết mối liên hệ giữa gia tốc góc, ε, với mômen lực M, và mômen quán tính đối với trục quay của vật
Công thức: M=I \[\varepsilon\]
Trong đó:
- \[\varepsilon\]: Mô men lực
- M: mô men quán tính với trục quay
- l: Gia tốc góc
Tính chất của vecto gia tốc góc
Gia tốc góc là biến thiên của vận tốc góc của vật chuyển động tròn theo thời gian.
Gia tốc góc là khái niệm mở rộng của gia tốc trong chuyển động thẳng sang chuyển động tròn, là đạo hàm bậc nhất của vận tốc góc và là đạo hàm bậc hai của góc theo thời gian.
Cũng tương tự, trong chuyển động tròn người ta cũng định nghĩa gia tốc góc \[\underset{\beta }{\rightarrow}\] là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi của vận tốc góc \[\underset{w }{\rightarrow}\] theo thời gian :
\[\underset{\beta}{\rightarrow}\]=\[\frac{d\underset{w}{\rightarrow}}{dt}\]
Định nghĩa gia tốc hướng tâm
Gia tốc hướng tâm là gia tốc của chuyển động trên một quỹ đạo cong. Nếu xét trong hệ quy chiếu gắn với vật chuyển động [trong đó vật là đứng yên] gia tốc hướng tâm cần cân bằng với gia tốc ly tâm gây ra bởi lực quán tính trong hệ quy chiếu này. Như vậy gia tốc này hướng vào tâm cong của quỹ đạo [ngược hướng của gia tốc ly tâm] và có độ lớn bằng độ lớn của gia tốc ly tâm.
Trong chuyển động tròn đều, độ lớn vận tốc trên cung tròn [tốc độ dài] là không đổi nhưng hướng của vecto vận tốc trên cung tròn tại một điểm lại luôn thay đổi. Sự thay đổi về hướng của vận tốc sinh ra gia tốc. Gia tốc của chuyển động tròn có phương, chiều luôn hướng vào tâm quỹ đạo của chuyển động tròn trên là gia tốc hướng tâm.
Công thức tính gia tốc hướng tâm: \[a[ht]= \frac{v2}{R}\]
Trong đó:
- v: Tốc độ tức thời [Đơn vị: vecto]
- R: độ dài bán kính cong [Đơn vị: m]
- a[ht]: Gia tốc hướng tâm [Đơn vị: \[\frac{m}{s^{2}}\]]
Nếu xét trường hợp đơn giản là chuyển động tròn đều [tốc độ không đổi] trên quỹ đạo là đường tròn thì cả v và R là không đổi và gia tốc hướng tâm là không đổi.
Tính chất của gia tốc hướng tâm
Trong chuyển động tròn, gia tốc hướng tâm luôn hướng vào tâm quay, có phụ thuộc vào độ lớn, bán kính và tốc độ quay.
Xem thêm qua bài giảng dưới đây:
[Nguồn: www.youtube.com]
Please follow and like us:
- Luyện 100 đề thi thử 2021. Đăng ký ngay!
Với bài Gia tốc hướng tâm là gì sẽ tóm tắt các khái niệm, định nghĩa cũng như tính chất của môn Vật Lí lớp 10 giúp học sinh học tốt môn Vật Lí 10.
Câu hỏi: Gia tốc hướng tâm là gì?
Trả lời:
Trong chuyển động tròn đều, vận 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.
Công thức tính gia tốc hướng tâm là
Đơn vị của gia tốc hướng tâm là m/s2.
Vecto gia tốc hướng tâm
Ví dụ: Một vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất trên một quỹ đạo có tâm là tâm Trái Đất và có bán kính 7000 km. Tốc độ dài của vệ tinh là 7,57 km/s. Tính gia tốc hướng tâm của vệ tinh.
Giải:
Xem thêm các câu hỏi ôn tập môn Vật Lí lớp 10 hay và chi tiết khác:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack