Tailieumoi.vn xin giới thiệu đến các quý thầy cô, các em học sinh đang trong quá trình ôn tập tài liệu Gia tốc pháp tuyến là gì, tài liệu bao gồm có định nghĩa, công thức tính và các dạng bài tập, giúp các em học sinh có thêm tài liệu tham khảo trong quá trình ôn tập, củng cố kiến thức và chuẩn bị cho kì thi môn Vật lí sắp tới. Chúc các em học sinh ôn tập thật hiệu quả và đạt được kết quả như mong đợi. 

Gia tốc pháp tuyến là gì

1. Gia tốc là gì?

Gia tốc là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi của vận tốc theo thời gian. Hiểu cách khác gia tốc là mức độ thay đổi của vận tốc trong quá trình di chuyển của một vật. Khi duy trì vận tốc không đổi nghĩa là vật đó không tăng tốc. Gia tốc chỉ xuất hiện khi có sự thay đổi của vận tốc. Vận tốc sẽ thay đổi theo ở một mức độ cố định, đối tượng đang di chuyển với một gia tốc là hằng số. Trong hệ đơn vị quốc tế SI, gia tốc có đơn vị là m/s2 nghĩa là m/s mỗi giây.

Hay nói một cách dễ hiểu hơn thì gia tốc là đại lượng vật lý đặc trưng cho sự chuyển đổi nhanh hay chậm của vận tốc cả về hướng và độ lớn, Vận tốc và gia tốc là đại lượng của véc tơ. Nhìn vào số đo của gia tốc là bạn có thể biết được vật đó thay đổi vận tốc nhanh hay chậm. Gia tốc là một trong những đại lượng quan trọng trong vật lý, vì nó giúp mô tả chuyển động của các vật trong không gian và thời gian.

Chuyển động tăng tốc khi vecto gia tốc cùng chiều với chuyển động, giảm tốc khi vecto gia tốc ngược chiều với chiều chuyển động, đổi hướng khi vecto gia tốc có phương khác với phương chuyển độn

Ví dụ: Nếu bạn đang lái xe và bất ngờ đạp chân ga thật mạnh, xe của bạn sẽ có gia tốc dương (dương vì tốc độ đang tăng lên). Ngược lại, nếu bạn đạp chân phanh thật mạnh, xe của bạn sẽ có gia tốc âm (âm vì tốc độ đang giảm xuống).

Một số loại gia tốc mà chúng ta thường sẽ găp như sau:

- Gia tốc tức thời

- Gia tốc trung bình

- Gia tốc pháp tuyến

- Gia tốc tiếp tuyến

- Gia tốc toàn phần

- Gia tốc trọng trường

2. Gia tốc pháp tuyến

Gia tốc pháp tuyến sẽ đặc trưng cho sự thay đổi về phương của vận tốc, phương vuông góc với tiếp tuyến của quỹ đạo của vật, chiều luôn hướng về phía phần lõm của quỹ đạo. 

Công thức tính giá tốc pháp tuyến:

Trong đó:

v: là tốc độ tức thời, có đơn vị là m/s;

R: là độ dài bán kính cong, có đơn vị là m

Ở trong trường hợp mà vật chuyển động tròn đều, thì v và R đều là những đại lượng không đổi. Vì vậy gia tốc pháp tuyến ở trong trường hợp này là gia tốc hướng tâm và không đổi.

3. Bài tập vận dụng

Bài tập 1: Một chất điểm chuyển động tròn có bán kính quỹ đạo R với gia tốc góc không đổi 2 rad/s² từ trạng thái đứng yên. Tính

a/ Vận tốc góc ở thời điểm t

b/ Tọa độ góc ở thời điểm t

c/ Vận tốc và gia tốc pháp tuyến ở cùng thời điểm t

Lời giải:

chọn t_o=0 => Δt=t => v_o=0; ω_o=0; $\gamma$=2rad/s².

a/ ω=$\gamma$.t=2t (rad/s)

b/ φ=0,5$\gamma$.t${}^2$= t² (rad)

c/ v=ω.R=2R.t (m/s)

a_n=${\displaystyle \frac{v^2}{R}}={\omega }^2.R$=4R.t²

Bài tập 2: Xe đạp của 1 vận động viên chuyển động thẳng đều với v = 36 km/h. Biết bán kính của lốp bánh xe đạp là 40 cm. Tính tốc độ góc và gia tốc hướng tâm tại một điểm trên lốp bánh xe.

Lời giải:

Vận tốc xe đạp cũng là tốc độ dài của một điểm trên lốp xe: v = 10 m/s

Tốc độ góc: 

Gia tốc hướng tâm tại một điểm trên lóp bánh xe là:

Bài tập 3: Một vệ tinh quay quanh Trái Đất tại độ cao 200 km so với mặt đất. Ở độ cao đó g = 9,2 m/s². Hỏi tốc độ dài của vệ tinh là bao nhiêu?

Lời giải:

Ta có:

Bài tập 4: Một vệ tinh nhân tạo có quỹ đạo là một đường tròn cách mặt đất 400 km, quay quanh Trái đất 1 vòng hết 90 phút. Gia tốc hướng tâm của vệ tinh là bao nhiêu, R_TĐ = 6389 km.

A. 4.9 m/s²

B. 9.13 m/s²

C. 6.35 m/s²

D. 3.81 m/s²

Lời giải:

T = 90 phút = 5400s

Vậy ω = 2πT = 1.16.10^-3 rad/s

Ta có: a_ht = v²/r = (R + r).ω² = 9,13 m/s²

Bài tập 5: Xe trò chơi của 1 công viên chuyển động tròn đều với v = 72 km/h. Biết bán kính của lốp xe là 45 m. Tính gia tốc hướng tâm tại một điểm trên lốp bánh xe.

A. 3.8 m/s²

B. 6.3 m/s²

C. 5.6 m/s²

D. 8.9 m/s²

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 là: