Bài tập vận dụng các công thức của lực hướng tâm
Phương pháp giải bài toán lực hướng tâm lớp 10
Lực hướng tâm là kiến thức cốt lõi trong chuyên đề chuyển động tròn đều Vật lý 10, đóng vai trò quan trọng trong việc giải thích vì sao vật có thể chuyển động theo quỹ đạo tròn. Để giải tốt các dạng bài liên quan, học sinh cần biết lựa chọn đúng công thức, xác định lực đóng vai trò là lực hướng tâm trong từng tình huống và vận dụng linh hoạt vào các bài toán thực tế. Bài viết này sẽ tổng hợp phương pháp giải, hệ thống công thức cần nhớ cùng bài tập vận dụng các công thức của lực hướng tâm có đáp án chi tiết, giúp bạn củng cố kiến thức, nâng cao kỹ năng tính toán và tự tin chinh phục các bài kiểm tra Vật lý 10.
A. Các công thức của lực hướng tâm cần nhớ
Công thức tính lực hướng tâm: 
\({F_{ht}} = m.{a_{ht}} = \frac{{m{v^2}}}{r} = m.r.{\omega ^2}\)
Công thức tính gia tốc: \({a_{ht}} = \frac{{{v^2}}}{r} = r.{\omega ^2}\)
Công thức tính tần số: \(f = \frac{1}{T} = \frac{\omega }{{2\pi }}\)
Công thức tính chu kì: \(T = \frac{1}{f} = \frac{{2\pi }}{\omega }\)
Để vật không bị trượt ra khỏi bàn: \({F_{ht}} \le {F_{ms}}\)
- Chu kì của kim giờ là 12h
- Chu kì của kim phút là 60 phút
- Chu kì của kim giây là 60s
- Chu kì tự quay của Trái Đất là (24x 3600)s
- Chu kỳ quay của Trái Đất quanh Mặt Trời là 365 ngày.
B. Bài dạng bài tập vận dụng công thức lực hướng tâm có hướng dẫn
Bài 1: Một vật có \(m = 200g\) chuyển động tròn đều trên đường tròn có \(r = 50cm\). Lực hướng tâm tác dụng lên vật \(10N\). Tính tốc độ góc của vật.
Hướng dẫn giải:
Ta có: \({F_{ht}} = m.{\omega ^2}.r \Rightarrow \omega = 10rad/s\)
Bài 2: Một vật có \(m = 100g\) chuyển động tròn đều trên đường tròn có \(r = 50cm\), tốc độ dài \(5m/s\). Tính lực hướng tâm.
Hướng dẫn giải:
Ta có: \({F_{ht}} = \frac{{m{v^2}}}{r} = 5N\)
Bài 3: Một vật có \(m = 0,5kg\) chuyển động theo vòng tròn bán kính 1m dưới tác dụng lực 8N. Tính vận tốc dài của vật.
Hướng dẫn giải:
Ta có:\({F_{ht}} = \frac{{m{v^2}}}{r} \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{F.r}}{m}} = 4m/s\)
Bài 4: Đặt vật có \(m = 1kg\) lên trên một bàn tròn có \(r = 50cm\). Khi bàn quay đều quanh một trục thẳng đứng qua tâm bàn thì vật quay đều theo bàn với \(v = 0,8m/s\). Vật cách rìa bàn \(10cm\). Lực ma sát nghĩ giữa vật và bàn là bao nhiêu?.
Hướng dẫn giải:
Ta có: \({F_{ht}} = \frac{{m{v^2}}}{r} = 1,6N\)
Bài 5: Một vật có \(m = 200g\) chuyển động tròn đều trên đường tròn có bán kính \(50cm\), tốc độ 2 vòng/s. Tính lực hướng tâm tác dụng lên vật.
Hướng dẫn giải:
Ta có:
\(f = \frac{\omega }{{2\pi }} \Rightarrow \omega = 2\pi .f = 12,56rad/s\)
\({F_{ht}} = m{\omega ^2}.r = 15,8N\)
Bài 6: Một vật được đặt tại mép 1 mặt bàn tròn \(r = 1,4m\), bàn quay đều quanh trục thẳng đứng qua tâm O của mặt bàn với tốc độ góc \(\omega\). Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt bàn \(0,875\). Hỏi có giá trị max là bao nhiêu để vật không bị trượt ra khỏi bàn.
Hướng dẫn giải:
Để vật không bị trượt ra khỏi bàn: \({F_{ht}} \le {F_{ms}}\)
\(\Leftrightarrow m{\omega ^2}.r \le \mu .N = \mu .m.g\)\(\Rightarrow \omega \le \sqrt {\frac{{\mu .g}}{r}} = 2,5rad/s\)
📚 Phần tiếp theo của tài liệu đã được tổng hợp trong file đính kèm, mời bạn tải về để đọc tiếp.
------------------------
Thông qua việc luyện tập bài tập vận dụng các công thức của lực hướng tâm, học sinh sẽ hiểu rõ bản chất của chuyển động tròn đều, biết cách xác định lực hướng tâm trong từng trường hợp và vận dụng chính xác các công thức vào quá trình giải bài. Hãy kết hợp ôn tập lý thuyết với thực hành nhiều bài tập có đáp án để tăng tốc độ xử lý, hạn chế sai sót và đạt kết quả cao trong các bài kiểm tra cũng như kỳ thi môn Vật lý 10.
