CHỦ ĐỀ 5 BÀI 1 CHUYỂN ĐỘNG TRÒN

Câu 1: Các đối tượng chuyển động tròn được gặp khá thường xuyên. ở mọi mức độ. Các bánh xe, bánh răng ròng rọc, vận động viên đua mô tô khi vào khúc quanh hay vệ tinh của Trái Đất - tất cả đêu tham gia chuyên động tròn. Cái gì làm một vật chuyển động tròn? Sự hiểu biết về chuyển động tròn giữ vai trò quan trọng như thế nào trong cuộc sống, khoa học và kĩ thuật?

Đáp án chuẩn: 

Một vật chuyển động tròn được là nhờ có lực hướng tâm, giữ cho vật chuyển động ổn định trên quỹ đạo tròn.

 Vai trò:

I. MÔ TẢ CHUYỂN ĐỘNG TRÒN

Câu 1: Lấy các ví dụ thực tế và thảo luận xem chuyển động nào là chuyển động tròn.

Đáp án chuẩn: 

Chuyển động của đầu kim đồng hồ 

Trái Đất chuyển động xung quanh mặt trời 

Chuyển động của van xe quanh trục bánh xe 

Chuyển động của bánh răng ròng rọc 

Câu 2: 

1,Đổi các độ sau ra radian: 30^o , 90^o, 105^o , 120^o, 270^o.

2, Đổi các góc từ radian sang độ 0,5 rad, 0,75 rad,  rad

Đáp án chuẩn:

1, Đổi độ sang radian
30^o =>  rad; 90^o => rad; 105^o => rad; 270^o => rad

2, Đổi radian sang độ

0,5 rad => 28,65^o
0,75 rad => 42,975^o
  rad 180^o

Câu 3: 

3, So sánh tốc độ của đầu kim giây, đầu kim phút và đầu kim giờ ?
4, Một đồng hồ điểm 3h30'. Hãy tính góc quay từ vị tí 12h đến vị trí của kim phút và kim giờ.

5, Tính tốc độ góc của kim giờ và kim phút của đồng hồ.

Đáp án chuẩn:

3, Tốc độ của kim giây lớn nhất  sau đó tới kim phút và cuối cùng là kim giây.

4, Góc quay của kim giờ từ vị trí 12h đến 3h30' là 105^o 

5, + Tốc độ góc của kim phút:1,75.10-3 rad/s

+ Tốc độ góc của kim giờ: 7,27.10-5 rad/s

Câu 4: Giải thích vì sao toàn bộ các mũi tên trên hình 1,5 đều được vẽ với một độ dài như nhau.

 Đáp án chuẩn:

Trong chuyển động tròn đều, tốc độ của vật không đổi, tức là độ lớn cuat vận tốc không đổi. Đó là lí do giải thích cho điều trên.

Câu 5: Một em bé cưỡi ngựa gỗ trên sàn quay, ở cách trục quay 2,1m. Tốc độ góc của sàn quay là 0,42 rad/s. Tính tốc độ của ngựa gỗ.

Đáp án chuẩn:

Tốc độ của ngựa gỗ là: 0.882 (m/s)

Câu 6: Dựa vào đơn vị SI của các đại lượng, hãy chứng tỏ tính đúng đắn của biểu thức :    v=. r           (4)

Đáp án chuẩn:

  = S/(r.t)  mà S có đơn vị là m, r đơn vị là m, t có đơn vị là s

=>   đơn vị là s^-1

=> v= .r = m.s^-1 = m/s 

II. LỰC HƯỚNG TÂM VÀ GIA TỐC HƯỚNG TÂM

Câu 1: Lực gây ra gia tốc của chuyển động tròn đều có hướng như thế nào ? 

Đáp án chuẩn:

Đều có hướng vào tâm quỹ đạo tròn gọi là lực hướng tâm.

Câu 2: Hai điểm A và B nằm trên cùng một bán kính của một vô lăng đang quay đều, cách nhau 20 cm. Điểm A ở phía ngoài có tốc độ 0,6 m/s, điểm B ở phía trong (gần trục quay hơn) có tốc độ 0,2 m/s. Tính tốc độ góc của vô lăng.

Đáp án chuẩn:

Tốc độ góc của vô lăng: 2 (rad/s)

Câu 3: Áp dụng định luật II Newton, hãy rút ra biểu thức tính độ lớn của lực hướng tâm. 

Đáp án chuẩn:

F= m. r.2

Câu 4: Trạm không gian quốc tế ISS có tổng khối lượng là 350 tấn, quay quanh Trái Đất ở độ cao 340 km, nơi có gia tốc trọng trường 8,8 m/s² . Bán kính Trái Đất là 6400 km. Tính:

a, Lực hướng tâm tác dụng lên trạm không gian. 

b, Tốc độ của trạm không gian trên quỹ đạo

c, Thời gian quay quanh Trái Đất của trạm không gian

d, Số vòng trạm không gian thực hiện quanh Trái Đất trong một ngày.

Đáp án chuẩn:

a, F =  3 080 000 (N)

b, v = 7701,43 (m/s)

c, 5 498,8 (s)

d, 0,064 (vòng) 

Câu 5: Trong hình 1.8, ô tô muốn rẽ với khúc cua rộng hơn. Làm thế nào để người lái xe rẽ trái an toàn? 

Đáp án chuẩn:

Để rẽ trái an toàn ô tô phải đi với vận tốc chậm.

Tìm hiểu thêm: Khi chiếc ô tô chuyển động trên mặt đường nghiêng với góc nghiêng nhỏ (hình 1.9), thì các thành phần theo phương thẳng đứng của phản lực N và của lực ma sát cân bằng với trọng lực P = mg của xe, còn các thành phần theo phương nằm ngang của phản lực N và của lực ma sát đóng vai trò lực hướng tâm. Do đó, theo phương ngang

Với r là bán kính của cung đường, v là tốc độ của xe.

Thảo luận về các yếu tố ảnh hưởng của góc nghiêng của mặt đường tới sự an toàn của xe khi vào khúc đường quanh tròn.

Đáp án chuẩn:

- Góc nghiêng nhỏ, xe chỉ có thể chuyển động với vận tốc vừa đủ. Nếu xe chuyển động với tốc độ lớn, lực hướng tâm không đủ để giữ cho xe chuyển động tròn theo quỹ đạo.

- Góc nghiêng lớn, nếu xe chuyển động với vận tốc nhỏ, lúc đó lực hướng tâm lớn sẽ có xu hướng kéo xe bị trượt xuống, nên xe cần phải đi với tốc độ lớn hơn.

Câu 6: Trong mỗi tình huống trong hình 1.10, lực nào đóng vai trò là lưc hướng tâm? Thảo luận về các điều kiên đảm bảo an toàn của chuyển động trong tính huống.

1, Chiếc máy bay đang lượn vòng. Để chuyển hướng, người phi công làm nghiêng cánh máy bay ( hình 1.10a)
2, Một viên đá được buộc vào một sợi dây và quay tròn trong mặt phẳng tạo thành hình nón. (hình 1.10b)

Đáp án chuẩn:

1, Lực từ động cơ máy bay đóng vai trò là lực hướng tâm.

2, Lực căng dây đóng vai trò là lực hướng tâm.