Tốc độ góc trong chuyển động tròn đều - Vật Lý 10

Chu kì

a/Định nghĩa : Chu kì của vật trong chuyển động tròn đều là thời gian để vật quay hết một vòng.

Ví dụ : Chu kì của Trái Đất quay xung quanh Mặt trời là 365 ngày.

+ Ý nghĩa : Sau khoảng thời gian T , vật sẽ có cùng trạng thái đó .Thể hiện tính tuần hoàn của chuyển động tròn đều.

b/Công thức:

                $T=\frac{2\pi }{\omega }=\frac{t}{N}=\frac{1}{f}$

Chú thích:

$T$: chu kì $\left(s\right)$.

$f$: tần số $\left(Hz\right)$.

$\omega$: tốc độ góc $(rad/s)$.

$N$: số chuyển động tròn thực hiện được $\left(vòng\right)$.

t: thời gian thực hiện hết số dao động đó $\left(s\right)$.

Tần số

a/Định nghĩa : Tần số của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật thực hiện trong một giây.

Ví dụ : Số vòng của kim phút trong 1 s là $\frac{1}{60}$ vòng

b/Công thức:

              $f=\frac{\omega }{2\pi }=\frac{1}{T}$

$T$: chu kì $\left(s\right)$.

$f$: tần số $\left(Hz\right)$.

$\omega$: tốc độ góc $(rad/s)$.

Tốc độ góc 

a/Định nghĩa : Tốc độ góc được tính bằng thương số của góc quét và thời gian quét hết góc đó.

+ Ý nghĩa : Đặc trưng cho tốc độ nhanh hay chậm của vật trong chuyển động tròn đều.Khi vật chuyển động tròn đều , các điểm trên vật có cùng tốc độ góc

b/Công thức:

$\omega =\frac{\alpha }{t}=2\pi f=\frac{v}{r}$

$T$: chu kì $\left(s\right)$.

$f$: tần số $\left(Hz\right)$.

$\omega$: tốc độ góc $(rad/s)$.

$\alpha$ : Góc quay $\left(rad\right)$

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 $\left(m\right)$.

Khi thanh quay đều: 

$\overrightarrow{P}+\overrightarrow{F_{đh}}=m\overrightarrow{a_{ht}}$

Khi quay trên phương ngang:

$P=k.∆l=m\left(∆l+l_0\right){\omega }^2$

Khi quay hợp với phương thẳng 1 góc $\alpha$:

$P=m\left(∆l+l_0\right)\cos \left(\alpha \right).{\omega }^2$

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 $\left(rad/s\right)$.

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.

Với ${\alpha }_2=\left(\widehat{\overrightarrow{n\text{'}};\overrightarrow{B}}\right)$ góc lệch với cảm ứng từ lúc sau.

      ${\alpha }_1=\left(\widehat{\overrightarrow{n};\overrightarrow{B}}\right)$ góc lệch với cảm ứng từ lúc đầu

 $∆t$ thời gian quay khung.

Độ biến thiên từ thông khi thanh quay hết 1 chu kì

$∆\varphi =n.∆t.B.\pi l^2$

Số vòng quay trong thời gian $∆t$

$n\text{'}=n∆t=\frac{\omega ∆t}{2\pi }$

Suất điện động trong thanh

$e_c=\frac{∆\varphi }{∆t}=\frac{1}{2}B{l}^2\omega$