Bán kính của chuyển động tròn đều - Vật lý 10

Vận tốc dài (vận tốc trên phương tiếp tuyến)

a/Định nghĩa: Vận tốc dài là vận tốc tức thời của một điểm khi đi được một cung tròn trên một vật chuyển động tròn .

+ Ý nghĩa : Các điểm trên vật có cùng tốc độ góc , điểm nào càng xa tâm quay thì vận tốc dài càng lớn .Do độ dài cung phụ thuộc vào khoảng cách đến tâm.

b/Công thức:

            $v=\frac{R.\alpha }{t}=R.\omega$

Chú thích:

$v$: vận tốc dài của chuyển động tròn đều $(m/s)$.

$\omega$: tốc độ góc $(rad/s)$.

$R$: bán kính quỹ đạo của chuyển động tròn $\left(m\right)$.

c/Tính chất của vector vận tốc dài:

+ Điểm đặt: tại điểm đang xét.

+ Hướng: vận tốc dài của chuyển động tròn đều tại mỗi điểm luôn có phương tiếp tuyến với quỹ đạo tại điểm tương ứng và có chiều là chiều chuyển động.

+ Chiều: phụ thuộc vào chiều của chuyển động tròn.

Gia tốc trong chuyển động tròn đều

a/Định nghĩa

Gia tốc hướng tâm là gia tốc của chuyển động trên một quỹ đạo cong. 

+ Ý nghĩa : Gia tốc hướng tâm đặc trưng cho sự biến đổi về hướng của vector vận tốc.

b/Đặc điểm

Trong chuyển động tròn đều, vector gia tốc luôn vuông góc với vector vận tốc $\overrightarrow{v}$, có độ lớn không đổi, phương và chiều hướng vào tâm đường tròn quỹ đạo.

c/Công thức:

             $a_{ht}=R.{\omega }^2$

Chú thích:

$a_{ht}$: gia tốc hướng tâm $(m/s)$

$v$: vận tốc dài của chuyển động tròn đều $(m/s)$.

$\omega$: tốc độ góc $(rad/s)$.

$R$: bán kính quỹ đạo của chuyển động tròn $\left(m\right)$.

Quả banh chuyển động tròn quanh tay người do lực căng dây đóng vai trò lực hướng tâm.

Định nghĩa:

Lực tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm.

Chú thích:

$F_{ht}$: lực hướng tâm $\left(N\right)$.

$m$: khối lượng của vật $\left(kg\right)$.

$a_{ht}$: gia tốc hướng tâm $(m/s^2)$.

$v$: vận tốc của vật $(m/s)$.

$\omega$: vận tốc góc $(rad/s)$.

$R$: bán kính của chuyển động tròn $\left(m\right)$.

Ứng dụng

Truyền động được ứng dụng trong chuyển động của xe đạp , máy móc có tác dụng tạo ra chuyển động từ chuyển động của vật khác

Công thức

Các điểm trên vành bánh quay có cùng độ lớn vận tốc dài.

Tại tiếp điểm: $v=R_1{\omega }_1=R_2{\omega }_2$

${\omega }_1,{\omega }_2$ tần số góc của hai chuyển động tròn $\left(rad/s\right)$.

Định luật 2 Newton:

$$\begin{gathered} \overrightarrow{F_{dh}}+\overrightarrow{P}=m\overrightarrow{a_{ht}} \\ {F}_{dh}=k.∆l \\ R=\left(∆l+l_0\right).\sin \left(\alpha \right) \\ m{\omega }^{2}R=F_{dh}.\sin \left(\alpha \right)=P.\cos \left(\alpha \right) \end{gathered}$$

Theo định luật 2 Newton

$\overrightarrow{N}+\overrightarrow{P}=m\frac{v^2}{R}$

Khi qua cầu lồi :

$$\begin{gathered} P-N=m\frac{v^2}{R} \\ \Rightarrow N=P-m\frac{v^2}{R} \end{gathered}$$

Khi qua cầu lõm

$$\begin{gathered} N-P=m\frac{v^2}{R} \\ \Rightarrow N=P+m\frac{v^2}{R} \end{gathered}$$

Lực quán tính ly tâm

1/ Định nghĩa: Lực quán tính ly tâm là lực quán tính xuất hiện khi vật chuyển động tròn và có xu hướng làm vật hướng ra xa tâm.

Ví dụ: Người trên ghế phía dưới đu quay có xu hướng văng ra xa.

2/ Công thức :

$F_q=m\frac{v^2}{r}=m{\omega }^{2}r$

$F_q$ lực quán tính li tâm

$\omega$ $\left(rad/s\right)$ tần số góc khi quay.

3/ Đặc điểm:

- Lực ly tâm có chiều hướng xa tâm và có cùng độ lớn với lực hướng tâm.

- Ứng dụng trong máy ly tâm , giải thích chuyển động cơ thể ngồi trên xe khi ôm cua.

Do khối lượng xe container lớn, thêm vào đó là trời mưa, đường trơn, dẫn đến lực quán tính li tâm rất lớn, làm xe bị "ngã" ra xa và lật đổ.

Trong đó:      

f là nội lực ma sát (N);
r là bán kính của quả cầu (m);
η là hệ số ma sát nhớt hay độ nhớt của chất lỏng (Pa.s);
v là tốc độ tức thời của quả cầu (m/s).

Trong đó: 

$\theta$ là độ dịch chuyển góc (rad).

s là quãng đường vật đi được (m).

r là bán kính của chuyển động tròn đều (m)