Bài tập ôn tập Vật Lí 10 Kết nối tri thức Chương 6 (có đúng sai, trả lời ngắn)

1. Kiến thức trọng tâm

Chương 6 nghiên cứu chuyển động tròn đều, lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm. Chuyển động tròn đều có quỹ đạo là đường tròn và tốc độ dài không đổi, nhưng vận tốc liên tục đổi hướng. Chu kì $T$ là thời gian vật đi hết một vòng, tần số $f = \frac{1}{T}$ là số vòng vật quay được trong một giây.

Tốc độ dài: $v = \frac{2\pi R}{T} = 2\pi R f$. Tốc độ góc: $\omega = \frac{2\pi}{T} = 2\pi f$, đơn vị $rad/s$. Mối liên hệ giữa hai tốc độ là $v = \omega R$. Gia tốc hướng tâm đặc trưng cho sự thay đổi hướng của vận tốc, có độ lớn $a_{ht} = \frac{v^2}{R} = \omega^2 R$ và luôn hướng vào tâm quỹ đạo.

Lực hướng tâm là hợp lực tác dụng lên vật khi chuyển động tròn đều, có độ lớn $F_{ht} = m a_{ht} = m\frac{v^2}{R} = m\omega^2 R$. Lực hướng tâm không phải là loại lực mới mà có thể là lực hấp dẫn, lực ma sát, lực căng dây hoặc hợp lực của nhiều lực.

2. Ví dụ minh họa

Một đĩa quay đều với tần số $2,Hz$. Một điểm trên đĩa cách tâm $0{,}2,m$. Tính tốc độ dài và gia tốc hướng tâm của điểm đó.

Lời giải: Tốc độ góc: $\omega = 2\pi f = 2 \cdot 3{,}14 \cdot 2 = 12{,}56,rad/s$. Tốc độ dài: $v = \omega R = 12{,}56 \cdot 0{,}2 = 2{,}512,m/s$. Gia tốc hướng tâm: $a_{ht} = \omega^2 R = 12{,}56^2 \cdot 0{,}2 \approx 31{,}6,m/s^2$. Vậy điểm đó có tốc độ dài $2{,}5,m/s$ và gia tốc hướng tâm khoảng $31{,}6,m/s^2$.

3. Ghi nhớ

• Tần số: $f = \frac{1}{T}$; tốc độ góc: $\omega = 2\pi f$; tốc độ dài: $v = \omega R$.
• Gia tốc hướng tâm: $a_{ht} = \frac{v^2}{R} = \omega^2 R$, hướng vào tâm.
• Lực hướng tâm: $F_{ht} = m\frac{v^2}{R} = m\omega^2 R$.