Tel: 024.7300.7989 - Phone: 1800.6947 (Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)

Giỏ hàng của tôi

Sử dụng dữ kiện dưới đây để trả lời các câu hỏi: Trong cơ học, chuyển

Sử dụng dữ kiện dưới đây để trả lời các câu hỏi:

Trong cơ học, chuyển động tròn là quỹ đạo của một chất điểm vạch ra trên một đường tròn. Chuyển động này có thể là đều (tốc độ góc không đổi) hoặc biến đổi theo thời gian. Đối với chuyển động tròn đều, tốc độ dài $v$ luôn giữ giá trị không đổi và vectơ vận tốc có phương trùng với tiếp tuyến của quỹ đạo tại mọi điểm. Tốc độ góc $\omega$ được xác định bằng góc quét của bán kính quỹ đạo trong một đơn vị thời gian. Các đại lượng đặc trưng khác bao gồm chu kì $T$ (thời gian hoàn thành một vòng quay trọn vẹn) và tần số $f$ (số vòng quay vật thực hiện được trong một giây).

Các hệ thức liên hệ cơ bản: $\omega = \dfrac{2\pi}{T}$, $f = \dfrac{1}{T}$, $T = \dfrac{2\pi}{\omega}$, $v = \omega \cdot r$.

Dù có tốc độ dài không đổi, chuyển động tròn đều vẫn luôn tồn tại gia tốc do hướng của vận tốc liên tục thay đổi. Gia tốc này có phương luôn hướng thẳng vào tâm quỹ đạo, gọi là gia tốc hướng tâm: $a_{ht} = \dfrac{v^{2}}{r} = r \cdot \omega^{2}$.

Lực (hoặc hợp lực) gây ra gia tốc này được gọi là lực hướng tâm ($F_{ht}$), tuân theo định luật II Newton: $F_{ht} = m \cdot a_{ht} = {\sum{\overset{\rightarrow}{F}}_{\text{ngoai~luc}}}$.

Khi xét bài toán trong một hệ quy chiếu quay (hệ quy chiếu phi quán tính), ta cần đưa vào một lực quán tính gọi là lực li tâm ($F_{lt}$). Lực li tâm có cùng phương, cùng độ lớn nhưng ngược chiều với lực hướng tâm (${\overset{\rightarrow}{F}}_{ht} = - {\overset{\rightarrow}{F}}_{lt}$), xuất hiện và tác dụng lên vật đứng yên tương đối so với hệ quy chiếu quay đó.

Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5 dưới đây:

Câu hỏi số 1:
Thông hiểu

Lực li tâm xuất hiện trong hệ quy chiếu quay thực chất là một loại lực quán tính. Nhận định này đúng hay sai?

Đáp án đúng là: A

Câu hỏi:986855
Phương pháp giải

Sử dụng lý thuyết về lực quán tính li tâm trong hệ quy chiếu phi quán tính.

Giải chi tiết

Theo lý thuyết động lực học, khi xét bài toán trong một hệ quy chiếu quay (hệ quy chiếu phi quán tính), để áp dụng được các định luật Newton, người ta cần đưa vào một lực quán tính gọi là lực li tâm. Lực này xuất hiện và tác dụng lên các vật đặt trong hệ quy chiếu quay. Do đó, nhận định trên là hoàn toàn chính xác.

Đáp án cần chọn là: A

Câu hỏi số 2:
Thông hiểu

Khi tham gia một trò chơi đu quay cảm giác mạnh vòng tròn, người chơi thường có cảm giác cơ thể mình bị đẩy dạt ra phía ngoài tâm quay. Hiện tượng này là do tác dụng của lực: ......

Đáp án đúng là: li tâm

Câu hỏi:986856
Phương pháp giải

Vận dụng hiện tượng thực tế vào khái niệm lực li tâm trong hệ quy chiếu quay.

Giải chi tiết

Khi ngồi trên đu quay đang quay tròn, cơ thể người chơi đóng vai trò như một vật đang nằm trong hệ quy chiếu quay (hệ quy chiếu phi quán tính). Trong hệ quy chiếu này, xuất hiện một lực quán tính tác dụng lên người chơi có phương nằm ngang, chiều hướng từ tâm quay ra phía ngoài. Lực này được gọi là lực li tâm, khiến người chơi có cảm giác bị đẩy dạt ra xa tâm quay.

Đáp án cần điền là: li tâm

Câu hỏi số 3:
Vận dụng

Một chiếc đồng hồ treo tường có kim giây di chuyển liên tục, không ngắt quãng. Biết chiều dài của kim giây là $12\text{cm}$. Hỏi trong khoảng thời gian $15\text{s}$, trung điểm của kim giây vạch ra một quãng đường dài bao nhiêu? (Lấy $\pi = 3,14$ và làm tròn kết quả đến phần thập phân thứ hai).

Đáp án đúng là: 9,42

Câu hỏi:986857
Phương pháp giải

Sử dụng các công thức của chuyển động tròn đều:

+ Tốc độ góc $\omega = \dfrac{2\pi}{T}$, tốc độ dài $v = \omega \cdot r$ và công thức tính quãng đường $s = v \cdot t$.

Giải chi tiết

Kim giây quay trọn một vòng (1 chu kì $T$) mất khoảng thời gian là $60\text{~s}$. Tốc độ góc của kim giây là: $\omega = \dfrac{2\pi}{T} = \dfrac{2\pi}{60} = \dfrac{\pi}{30}\text{(rad/s)}$.

Gọi $L$ là chiều dài kim giây ($L = 12\text{cm}$).

Trung điểm của kim giây sẽ quay theo một quỹ đạo tròn có bán kính: $r = \dfrac{L}{2} = \dfrac{12}{2} = 6\text{cm}$.

Tốc độ dài của trung điểm kim giây là: $v = \omega \cdot r = \dfrac{\pi}{30} \cdot 6 = \dfrac{\pi}{5}\text{(cm/s)}$.

Quãng đường trung điểm của kim giây vạch ra được trong khoảng thời gian $t = 15\text{s}$ là: $s = v \cdot t = \left( \dfrac{\pi}{5} \right) \cdot 15 = 3\pi \approx 3 \cdot 3,14 = 9,42\text{cm}$.

Đáp án cần điền là: 9,42

Câu hỏi số 4:
Thông hiểu

Một viên bi sắt nhỏ (được xem như chất điểm) được buộc vào đầu một sợi dây nhẹ, không dãn và được quay tròn trong không khí gần mặt đất. Bỏ qua lực cản của không khí. Trong hệ quy chiếu gắn với mặt đất (hệ quy chiếu quán tính), viên bi chịu tác dụng của các lực nào trong số các lựa chọn dưới đây? (Chọn các đáp án đúng)

Đáp án đúng là: E; F

Câu hỏi:986853
Phương pháp giải

Phân tích các lực có bản chất vật lý tác dụng lên vật khi khảo sát trong hệ quy chiếu quán tính.

Giải chi tiết

Đứng trong hệ quy chiếu quán tính (gắn với mặt đất), ta chỉ xét các lực có nguồn gốc tương tác thực sự tác dụng lên viên bi. Đó là lực hút của Trái Đất (Trọng lực) và lực kéo của sợi dây (Lực căng dây).

+ Lực li tâm là lực quán tính, chỉ xuất hiện và được xét đến khi ta giải bài toán trong hệ quy chiếu quay (phi quán tính), nên không xuất hiện ở đây.

+ Lực hướng tâm không phải là một lực mới có bản chất riêng biệt, nó chỉ là tên gọi của hợp lực (ở đây là hợp lực của trọng lực và lực căng dây) gây ra gia tốc cho viên bi trong chuyển động tròn. Do vậy, các lực tương tác trực tiếp lên viên bi chỉ bao gồm trọng lực và lực căng dây.

Đáp án cần chọn là: E; F

Câu hỏi số 5:
Vận dụng

Một chiếc xe tải nhỏ đang di chuyển quanh một bùng binh (vòng xuyến) có hình tròn tâm O. Trong buồng lái của xe có treo một con lắc đơn khối lượng $500\text{g}$. Khi xe chạy ổn định, người quan sát thấy dây treo của con lắc bị lệch một góc $45^{0}$ so với phương thẳng đứng, có xu hướng văng ra xa tâm O. Biết tốc độ của xe tải là $54\text{km/h}$, khối lượng của xe là $2$ tấn, coi xe chuyển động tròn đều trên mặt đường phẳng ngang và bỏ qua mọi lực cản. Lấy gia tốc rơi tự do $g = 10\text{m/s}^{2}$. Bán kính quỹ đạo vòng xuyến của xe tải là: ....................... m.

Đáp án đúng là: 22,5

Câu hỏi:986858
Phương pháp giải

+ Áp dụng các định luật Newton trong hệ quy chiếu gắn với mặt đất để thiết lập phương trình cân bằng/động lực học của con lắc đơn.

Giải chi tiết

Đổi đơn vị tốc độ của xe: $v = 54\text{km/h} = 15\text{m/s}$.

Khối lượng con lắc $m = 500\text{g} = 0,5\text{kg}$.

Xét con lắc trong hệ quy chiếu quán tính gắn với mặt đất: Con lắc đang chuyển động tròn đều cùng với xe với vận tốc $v = 15\text{m/s}$ và có cùng quỹ đạo bán kính $R$.

Các lực tác dụng lên con lắc bao gồm: Trọng lực $\overset{\rightarrow}{P}$ (hướng thẳng đứng xuống) và lực căng dây $\overset{\rightarrow}{T}$ (hướng dọc theo sợi dây).

Hợp lực của $\overset{\rightarrow}{P}$ và $\overset{\rightarrow}{T}$ đóng vai trò là lực hướng tâm ${\overset{\rightarrow}{F}}_{ht}$ có phương ngang, hướng vào tâm O, giúp con lắc chuyển động tròn.

Chiếu các lực lên trục thẳng đứng ta được: $T \cdot \cos\alpha = P = mg\quad(1)$.

Chiếu lên phương ngang (hướng vào tâm) ta được: $T \cdot \sin\alpha = F_{ht} = m\dfrac{v^{2}}{R}\quad(2)$.

Chia vế theo vế phương trình $(2)$ cho $(1)$, ta được: $\tan\alpha = \dfrac{F_{ht}}{P} = \dfrac{v^{2}}{g \cdot R}$.

Từ hệ thức trên, rút ra công thức tính bán kính $R$: $R = \dfrac{v^{2}}{g \cdot \tan\alpha}$.

Thay các giá trị $v = 15\text{~m/s}$, $g = 10\text{~m/s}^{2}$ và $\alpha = 45^{0}$ ta có $R = \dfrac{15^{2}}{10 \cdot \tan 45^{0}} = \dfrac{225}{10 \cdot 1} = 22,5\text{~(m)}$.

Đáp án cần điền là: 22,5

Quảng cáo

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

>>  2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòng- Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.

Hỗ trợ - Hướng dẫn

  • 024.7300.7989
  • 1800.6947 free

(Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)
Email: lienhe@tuyensinh247.com


Khảo sát học từ vựng tiếng Anh

Chỉ mất 3 phút để chia sẻ trải nghiệm học từ vựng của bạn. Nhận quyền trải nghiệm ứng dụng miễn phí trước khi ra mắt.

Tham gia khảo sát →