Hoạt động trang 125 Vật Lí 10: Vẽ hợp lực của lực căng dây $\overrightarrow{T}$và trọng lực $\overrightarrow{P}$, từ đó xác định lực hướng tâm trong Hình 32.4

Phương pháp giải:

Vận dụng các kiến thức đã học

Trả lời:

Hợp lực của lực căng dây $\overrightarrow{T}$và trọng lực $\overrightarrow{P}$:

Lực hướng tâm chính là hợp lực của $\overrightarrow{T}$và $\overrightarrow{P}$

Câu hỏi 1 trang 125 Vật Lí 10: Trong trường hợp ở Hình 32.4, dây dài 0,75 m.

a) Bạn A nói rằng: “Tốc độ quay càng lớn thì góc lệch của dây so với phương thẳng đứng cũng càng lớn”. Hãy chứng minh điều đó.

b) Tính tần số quay để dây lệch góc α = 600 so với phương thẳng đứng, lấy g = 9,8 m/s2.

Phương pháp giải:

+ Biểu thức tính tốc độ góc: $\omega =\frac{\mathrm{\Delta }\alpha }{\mathrm{\Delta }t}$

Trong đó: Δα là góc quay của chất điểm trong thời gian Δt

Trả lời:

a) Trong một khoảng thời gian ngắn, coi như thời gian không đổi, ta có tốc độ tỉ lệ thuận với góc quay

=> Tốc độ quay càng lớn thì góc lệch của dây so với phương thẳng đứng cũng càng lớn

b)

Bán kính của vật là: r = l.sinα = 0,75.sin600 = 0,65 (m)

Ta có:

$\begin{array}{l}{F}_{ht}=P.\cot \alpha \Rightarrow m.a_{ht}=m.g.\cot \alpha \\ \iff a_{ht}=g.\cot \alpha \iff {\omega }^2.r=g.\cot \alpha \\ \Rightarrow \omega =\sqrt{\frac{g.\cot \alpha }{r}}=\sqrt{\frac{9,8.\cot {60}^0}{0,65}}\approx 2,95(rad/s)\end{array}$

Câu hỏi 2 trang 125 Vật Lí 10: Hình 32.5 mô tả một vệ tinh nhân tạo quay quanh Trái Đất.

b) Nếu vệ tinh trên là vệ tinh địa tĩnh (nằm trong mặt phẳng xích đạo của Trái Đất và có tốc độ góc bằng tốc độ góc tự quay của Trái Đất quanh trục của nó). Hãy tìm gia tốc hướng tâm của vệ tinh. Cho gần đúng bán kính Trái Đất là 6 400 km và độ cao của vệ tinh so với mặt đất bằng 35 780 km.

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ

- Biểu thức tính gia tốc hướng tâm: $a_{ht}={\omega }^2.r$

Trong đó:

+ aht : gia tốc hướng tâm (m/s2 )

 + r: khoảng cách từ chất điểm tới tâm Trái Đất (m)

+ $\omega$: tốc độ góc (rad/s)

- Mối liên hệ giữa chu kì và tốc độ góc: $T=\frac{2\pi }{\omega }$ (s)

Trái Đất quay một vòng xung quanh trục của nó mất 1 ngày

Trả lời:

Do Trái Đất quay một vòng xung quanh trục của nó mất 1 ngày nên chu kì của Trái Đất là T = 24 giờ = 24.86400 s

Khoảng cách từ vệ tinh đến tâm Trái Đất: r = 6400 + 35 780 = 42 180 km = 4218.104 m

Gia tốc hướng tâm của vệ tinh là:

$a_{ht}={\omega }^2.r={\left(\frac{2\pi }{T}\right)}^2.r={\left(\frac{2\pi }{24.86400}\right)}^2.4218{.10}^4\approx 3,{87.10}^{-4}(m/s^2)$

Hoạt động trang 125 Vật Lí 10: Hình 32.6 mô tả ô tô chuyển động trên quỹ đạo tròn trong hai trường hợp: mặt đường nằm ngang (Hình 32.6a) và mặt đường nghiêng góc θ (Hình 32.6b). Hãy thảo luận và cho biết:

a) Lực nào là lực hướng tâm trong mỗi trường hợp.

b) Lí do để ở các đoạn đường cong phải làm mặt đường nghiêng về phía tâm.

c) Tại sao các phương tiện giao thông phải giảm tốc khi vào các cung đường tròn?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học và quan sát hình vẽ

Trả lời:

a) Lực li tâm là lực hướng tâm trong cả hai trường hợp

b) Ở các đoạn đường cong phải làm mặt đường nghiêng về phía tâm để làm giảm lực hướng tâm, dẫn đến giảm tốc độ, tránh trường hợp xe không dừng kịp thời tránh vật cản.

c) Các phương tiện giao thông phải giảm tốc khi vào các cung đường vì  như vậy thì phương tiện tham gia giao thông sẽ giữ được cân bằng và lực li tâm khi rẽ.

Xem thêm các bài giải Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Giải vật lí 10 trang 123 Tập 1

Giải vật lí 10 trang 124 Tập 1

Giải vật lí 10 trang 125 Tập 1