Bài tập 1:Một đầu của dây nhẹ dài 0,80m được buộc một vật có khối lượng 3,00 kg. Vật chuyển...
Bài tập 1: Một đầu của dây nhẹ dài 0,80m được buộc một vật có khối lượng 3,00 kg. Vật chuyển động tròn đều quanh đầu kia của dây trên bàn nằm ngang( Hình 21P.1). Giả sử không có ma sát giữa vật và mặt bàn. Khi tốc độ của dây là 1,60 vòng /s thì dây đứt. Tính lực căng dây lớn nhất.
Bài tập 2: Mô hình đơn giản của nguyên tử hydrogen giả sử rằng ecletron chuyển động tròn đều quanh hạt nhân với tốc độ 2,2.106m/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.
Bài tập 3: Một vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng 0,50kg, được buộc vào đầu một dây có chiều dài 1,5m. Vật chuyển động đều trên đường tron nằm ngang ( Hình 21P.2). Cho biết dây chỉ chịu được lực căng tối đa bằng 50N. Hãy tính tốc độ quay lớn nhất của vật để dây không bị đứt.
- 2. Ứng dụng trong thực tế của chuyển động trònCâu hỏi 2: Khi ô tô chạy theo đường vòng cung, tài xế...
- Luyện tập 2: Cho bán kính cung tròn mà xe chạy theo bằng 35,0 m. Hệ số ma sát nghỉ giữa mặt đường...
- Vận dụng: Khi xe chạy theo đường vòng cung nằm ngang, tốc độ tối đa của xe để giữ an toàn phụ thuộc...
Với bài toán 3, ta cũng áp dụng tương tự để tính được tốc độ quay lớn nhất của vật để dây không bị đứt. Cần chú ý đến giới hạn về lực căng dây để xác định tốc độ quay tối đa có thể đạt được.
Ta có thể tính được vận tốc của vật bằng cách sử dụng công thức v = ω*r, trong đó ω là tốc độ góc, r là bán kính quỹ đạo chuyển động. Sau đó, tính được gia tốc hướng vào tâm quay, từ đó tính được lực căng dây lớn nhất.
Khi dây đứt, tức là lực căng dây đạt giá trị lớn nhất để vật vẫn duy trì chuyển động tròn đều. Khi đó, lực căng dây sẽ bằng tổng lực hướng vào tâm quay lớn nhất từ lực căng và lực trọng.
Ở trường hợp này, vật chuyển động tròn đều trên một quỹ đạo cố định, nên tổng lực hướng vào tâm quay chính là lực căng dây và lực trọng lực. Lực căng dây là lực cung cấp gia tốc hướng vào tâm quay, và lực trọng là lực ngược lại hướng ra xa tâm quay.
Để tính lực căng dây lớn nhất, ta sử dụng định lý Newton II: ΣF = m*a, trong đó ΣF là tổng lực tác động lên vật, m là khối lượng của vật, a là gia tốc hướng vào tâm quay. Khi vật chuyển động tròn đều, gia tốc a = v²/r, v là vận tốc của vật, r là bán kính quỹ đạo chuyển động.