Giải Lý 10 Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm KNTT

Vật lý 10 Kết nối tri thức

1 114

Giải Vật lý 10 Kết nối tri thức Bài 32

I. Lực hướng tâm
II. Gia tốc hướng tâm
III. Công thức độ lớn lực hướng tâm

VnDoc.com xin gửi tới bạn đọc bài viết Giải Lý 10 Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm KNTT. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài viết hướng dẫn giải Vật lý 10 Kết nối tri thức dưới đây nhé.

I. Lực hướng tâm

Câu hỏi 1 trang 123 SGK Lý 10 KNTT

Dùng một sợi dây nhẹ không dãn buộc vào một cái tẩy. Quay dây sao cho cái tẩy chuyển động tròn trong mặt phẳng nằm ngang có tâm là đầu dây mà tay giữ (Hình 32.1).

Giải Lý 10 Bài 32 KNTT

Lực nào sau đây làm cái tẩy chuyển động tròn?

- Trọng lực tác dụng lên cái tẩy.

- Lực cản của không khí.

- Lực căng dây hướng vào tâm quỹ đạo của cái tẩy.

Lời giải

Lực làm cái tẩy chuyển động là lực căng dây hướng vào tâm quỹ đạo của cái tẩy.

Câu hỏi 2 trang 123 SGK Lý 10 KNTT

Dùng một sợi dây nhẹ không dãn buộc vào một cái tẩy. Quay dây sao cho cái tẩy chuyển động tròn trong mặt phẳng nằm ngang có tâm là đầu dây mà tay giữ (Hình 32.1).

Giải Lý 10 Bài 32 KNTT

Nếu cái tẩy đang chuyển động mà ta buông tay ra thì:

- Cái tẩy tiếp tục chuyển động tròn.

- Cái tẩy sẽ rơi xuống đất theo phương thẳng đứng.

- Cái tẩy văng ra theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo theo hướng vận tốc tại điểm đó

Lời giải

Nếu cái tẩy đang chuyển động mà ta buông tay ra thì cái tẩy văng ra theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo theo hướng vận tốc tại điểm đó.

Câu hỏi 3 trang 123 SGK Lý 10 KNTT

Lực nào duy trì chuyển động tròn của Trái Đất xung quanh Mặt Trời?

Lời giải

Lực hấp dẫn của Mặt Trời lên Trái Đất đã duy trì chuyển động tròn của Trái Đất xung quanh Mặt Trời.

Câu hỏi trang 123 SGK Lý 10 KNTT

Tìm thêm ví dụ về lực hướng tâm.

Lời giải

Ví dụ 1: Chiếc máy bay đang lượn vòng. Để chuyển hướng, người phi công làm nghiêng cánh máy bay.

Ví dụ 2. Một viên đá được buộc vào một sợi dây và quay tròn trong mặt phẳng ngang tạo thành hình nón.

II. Gia tốc hướng tâm

Câu hỏi 1 trang 124 SGK Lý 10 KNTT

Tính gia tốc hướng tâm của một vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất với bán kính quỹ đạo là 7000 km với tốc độ 7,57 km/s.

Lời giải

Đổi 7000 km = 7.106 m; 7,57 km/s = 7570 m/s

Gia tốc hướng tâm của một vệ tinh nhân tạo là:

a_ht= $\frac{v^{2} }{r}$ = $\frac{7570^{2} }{7.10^{6} }$ ≈ 8,19m/s²

Câu hỏi 2 trang 124 SGK Lý 10 KNTT

Tính gia tốc hướng tâm của Mặt Trăng trong chuyển động quay quanh Trái Đất (coi Mặt Trăng chuyển động tròn đều quanh Trái Đất). Biết khoảng cách từ Mặt Trăng đến tâm Trái Đất là 3,84.10⁸ m và chu kì quay là 27,2 ngày.

Lời giải

Đổi 27,2 ngày = 2350080 s

Gia tốc hướng tâm của Mặt Trăng trong chuyển động quay quanh Trái Đất là:

Giải Lý 10 Bài 32 KNTT

Câu hỏi 3 trang 124 SGK Lý 10 KNTT

Kim phút của một chiếc đồng hồ dài 8 cm. Tính gia tốc hướng tâm của đầu kim.

Lời giải

Đổi 8 cm = 0,08 m

Chu kì chuyển động của kim phút là: T = 60 phút = 3600 s

Gia tốc hướng tâm của đầu kim là:

a_ht = ω².r = $\left ( \frac{2\pi }{T} \right ) ^{2}$ . r = $\left ( \frac{2\pi }{3600} \right ) ^{2} . 0,08$ ≈ 2,44.10^-7m/s²

III. Công thức độ lớn lực hướng tâm

Câu hỏi 1 trang 125 SGK Lý 10 KNTT

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 = 60^o so với phương thẳng đứng, lấy g = 9,8 m/s².

Lời giải

a) Gọi chiều dài dây là ℓ

Tốc độ quay v = ω.r mà $\left\{\begin{matrix} r = l.sin\alpha \\ \omega \frac{\theta }{t} \end{matrix}\right.$

Khi tốc độ v càng lớn thì r càng lớn nên góc α cũng càng lớn.

b) Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ:

Giải Lý 10 Bài 32 KNTT

Câu hỏi 2 trang 125 SGK Lý 10 KNTT

Hình 32.5 mô tả một vệ tinh nhân tạo quay quanh Trái Đất.

Giải Lý 10 Bài 32 KNTT

a) Lực nào là lực hướng tâm?

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 6400 km và độ cao của vệ tinh so với mặt đất bằng 35 780 km.

Lời giải

a) Lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên vệ tinh là lực hướng tâm.

b) - Chu kì quay của Trái Đất quanh trục của nó là: T = 24 h = 86400 s

- Tốc độ góc tự quay của Trái Đất quanh trục của nó là:

ω = $\frac{2\pi }{T}$ = $\frac{2\pi }{86400}$ ≈ 7,27.10^-5rad/s

- Bán kính quỹ đạo chuyển động của vệ tinh là:

r = 6400 + 35780 = 42180 km = 4218.104 m

- Gia tốc hướng tâm của vệ tinh là:

a_ht = ω².r = (7,27.10^-5)².4218.10⁴ ≈ 0,22m/s²

VnDoc.com vừa gửi tới bạn đọc bài viết Giải Lý 10 Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm KNTT. Hi vọng qua bài viết này bạn đọc có thêm tài liệu để học tập tốt hơn môn Vật lý 10 KNTT. Mời các bạn cùng tham khảo thêm tài liệu học tập môn Toán 10 KNTT...