Em nhận xét gì về mặt đường đua trong Hình 21.1? Tại sao người ta phải xây dựng mặt đường ở một số đoạn vòng cung có độ nghiêng so với phương ngang như vậy?
Trong hệ Mặt Trời, chuyển động của một số hành tinh như Trái Đất được xem gần đúng là chuyển động tròn đều xung quanh Mặt Trời (Hình 21.3). Lực nào đóng vai trò là lực hướng tâm trong chuyển động này của Trái Đất.
Lực đóng vai trò là lực hướng tâm trong chuyển động này là trọng lực (lực hấp dẫn).
Trả lời bởi Quoc Tran Anh LeVinasat-1 là vệ tinh viễn thông địa tĩnh (có vị trí cố định trong không gian so với Trái Đất) đầu tiên của Việt Nam được phóng vào vũ trụ năm 2008. Biết khối lượng vệ tinh là m = 2,7 tấn và vệ tinh có quỹ đạo chuyển động nằm trong mặt phẳng xích đạo cách tâm Trái Đất 42 000 km. Hãy xác định độ lớn lực hướng tâm do Trái Đất tác dụng lên vệ tinh.
Vệ tinh Vinasat-1 chuyển động trong mặt phẳng quỹ đạo với vận tốc là 9000 m/s
Ta có: m = 2,7 tấn = 2700 kg; R = 42 000 km = 4,2.107 m.
Lực hướng tâm do Trái Đất tác dụng lên vệ tinh là: \({F_{ht}} = m.\frac{{{v^2}}}{R} = 2700.\frac{{{{9000}^2}}}{{4,{{2.10}^7}}} \approx 5207(N)\)
Trả lời bởi Quoc Tran Anh LeKhi ô tô chạy theo đường vong cung, tài xế cần lưu ý những điều gì để tránh tai nạn xảy ra?
Khi ô tô chạy theo đường vòng cung, tài xế cần lưu ý: không được chạy tốc độ quá mức giới hạn với biểu thức tính tốc độ giới hạn là: \(v = \sqrt {\mu .g.R} \)
Trả lời bởi Quoc Tran Anh LeCho bán kính cung tròn mà xe chạy theo bằng 35,0 m, hệ số ma sát nghỉ giữa mặt đường và bánh xe bằng 0,523. Xác định tốc độ tối đa để xe có thể đi vào đoạn đường cung tròn an toàn.
Ta có: \(\mu = 0,523\); R = 35,0 m; g = 10 m/s2
=> Tốc độ giới hạn của xe là: \(v = \sqrt {\mu .g.R} = \sqrt {0,523.10.35} \approx 13,53(m/s)\)
Trả lời bởi Quoc Tran Anh LeKhi xe chạy theo đường vòng cung nằm ngang, tốc độ tối đa của xe để giữ an toàn phụ thuộc vào hệ số ma sát nghỉ và bán kính đường tròn? Tốc độ này có phụ thuộc vào trọng lượng của xe không? Từ đó, hãy đề xuất những yếu tố quan trọng cần lưu ý khi thiết kế cầu đường có hình vòng cung.
Dựa vào biểu thức tính tốc độ giới hạn của xe chạy theo đường vòng cung, ta có tốc độ tối đa của xe để giữ an toàn tỉ lệ thuận với căn bậc 2 của hệ số ma sát nghỉ và bán kính đường tròn
Tốc độ này không phụ thuộc vào trọng lượng của xe.
=> Những yếu tố quan trọng cần lưu ý khi thiết kế cầu đường có hình vòng cung:
+ Mặt đường phải nghiêng một góc θ so với phương ngang để hợp lực hướng vào tâm đường tròn và đóng vai trò là lực hướng tâm.
Trả lời bởi Quoc Tran Anh LeMột đầu của dây nhẹ dài 0,80 m được buộc một vật có khối lượng 3,00 kg. Vật chuyển động tròn đều quanh đầu kia của dây trên mặt bàn nằm ngang (Hình 21P.1). Giả sử không có ma sát giữa vật và mặt bàn. Khi tốc độ quay của dây là 1,60 vòng/s thì dây đứt. Tính lực căng dây lớn nhất.
Ta có lực căng dây đóng vai trò là lực hướng tâm
Do khối lượng và bán kính của vật chuyển động xung quanh bàn không đổi nên lực căng phụ thuộc vào tốc độ góc. Lực căng dây lớn nhất khi tốc độ góc lớn nhất
Ta có: m = 3 kg; R = 0,8 m; \({\omega _{\max }}\)= 1,6 vòng/s = 1,6.2π = 10 rad/s.
=> Lực căng dây lớn nhất là: \({T_{\max }} = {F_{ht\max }} = m.\omega _{\max }^2.R = {3.10^2}.0,8 = 240(N)\).
Trả lời bởi Quoc Tran Anh LeMô hình đơn giản của nguyên tử hydrogen giả sử rằng electron chuyển động tròn đều quanh hạt nhân với tốc độ bằng 2,2.106 m/s. Quỹ đạo chuyển động có bán kính bằng 0,53.10-10 m. Hãy tính độ lớn của lực tương tác giữa electron và hạt nhân.
Lực tương tác giữa các electron và hạt nhân đóng vai trò là lực hướng tâm.
Ta có me = 9,1.10-31 kg; v = 2,2.106 m/s; R = 0,53.10-10 m.
=> Độ lớn lực hướng tâm:
\({F_{ht}} = m.\frac{{{v^2}}}{R} = 9,{1.10^{ - 31}}.\frac{{{{(2,{{2.10}^6})}^2}}}{{0,{{53.10}^{ - 10}}}} \approx 8,{31.10^{ - 7}}(N)\)
Trả lời bởi Quoc Tran Anh LeMột vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng 0,50 kg, được buộc vào đầu một dây có chiều dài 1,5 m. Vật chuyển động đều trên đường tròn nằm ngang (Hình 21P.2). Cho biết dây chỉ chịu được lực căng tối đa bằng 50 N. Hãy tính tốc độ quay lớn nhất của vật để dây không bị đứt.
Lực đóng vai trò là lực hướng tâm trong trường hợp trên là lực căng.
=> Vận tốc cực đại của vật để dây không bị đứt là:
\(\begin{array}{l}{T_{\max }} = {F_{ht\max }} = m.\frac{{v_{\max }^2}}{R}\\ \Rightarrow {v_{\max }} = \sqrt {\frac{{{T_{\max }}.R}}{m}} = \sqrt {\frac{{50.1,5}}{{0,5}}} \approx 12,23(m/s)\end{array}\)
Trả lời bởi Quoc Tran Anh Le
Vì khi vào đoạn đường cong, sẽ xuất hiện lực hướng tâm.
- Nếu đi trên đoạn đường thẳng thì trọng lực và phản lực của xe cân bằng với nhau.
- Nếu đi vào đoạn đường cong, lúc này lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực hướng tâm.
Do đó xuất hiện phản lực của lực hướng tâm chính là lực li tâm có xu hướng kéo vật ra khỏi quỹ đạo chuyển động cong, nếu lực ma sát nghỉ không đủ lớn để thắng được lực li tâm thì xe sẽ bị văng ra khỏi quỹ đạo. Dẫn đến người ta phải tạo độ nghiêng cho đoạn đường cong so với phương ngang, để tăng độ lớn cho lực hướng tâm.
Trả lời bởi Quoc Tran Anh Le