Vật lí 10 Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm

Giải Vật lí 10 Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn – Lực hướng tâm sách Chân trời sáng tạo giúp các em học sinh lớp 10 có thêm nhiều gợi ý tham khảo để biết cách trả lời các câu hỏi bài học Bài 21 của chương 8: Chuyển động tròn.

Bạn đang đọc: Vật lí 10 Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm

Giải bài tập Vật lý 10 Bài 21 giúp các em hiểu được kiến thức tính chất động lực học của chuyển động tròn, từ đó biết cách trả lời toàn bộ các câu hỏi của Bài 21 Chương 8 trong sách giáo khoa Vật lí 10 trang 131 sách Chân trời sáng tạo. Đồng thời qua đó giúp quý thầy cô tham khảo để soạn giáo án cho học sinh của mình. Vậy sau đây là nội dung chi tiết tài liệu, mời các bạn cùng đón đọc.

Vật lí 10 Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm

Giải bài tập Vật lí 10 Bài 21

Bài tập 1

Một 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 1,6 vòng/s thì dây đứt. Tính lực căng dây lớn nhất.

Gợi ý đáp án

Trong trường hợp này, lực căng dây đóng vai trò là lực hướng tâm.

F_ht = m.a_ht = m.ω₂.R = m.

Do vật có khối lượng và bán kính chuyển động của vật xung quanh bàn không đổi, nên lực căng dây phụ thuộc vào tốc độ góc. Lực căng dây lớn nhất khi tốc độ góc lớn nhất.

ωmax = 1,6 vòng/s = 1,6.2π = 10 rad/s.

Tmax = Fht max = m.ω_max².R = 3.10².0,8 = 240 N.

Bài tập 2

Mô 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.

Gợi ý đáp án

Lực tương tác giữa các electron và hạt nhân đóng vai trò là lực hướng tâm.

F_ht = m. = 9,1.10⁻³¹. ≈ 8,31.10⁻⁸ N

Bài tập 3

Một 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.

Gợi ý đáp án

Gọi góc hợp bởi phương của sợi dây và phương thẳng đứng là

Khi vật chuyển động tròn, hình chiếu lực căng dây trên mặt ngang đóng vai trò là lực hướng tâm.

F_ht = T. sinα ⇔ mω²R

⇒ω = = ≈ 8,16 rad/s