Vật lí 10 Chân trời sáng tạo trang 134 Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm

Giang Ngày: 18-02-2023 Lớp 10

583

Với giải Câu hỏi trang 134 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo trong Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập Vật lí 10. Mời các bạn đón xem:

Vật lí 10 Chân trời sáng tạo trang 134 Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm

Bài 1 trang 134 Vật lí 10: Một đầu của dây nhẹ dài 0,80 m được buộc một vật có khối lượng 3,00 kg. Vật chuyển động tròn đều quanh đầu kia của dây trên mặt bàn nằm ngang (Hình 21P.1). Giả sử không có ma sát giữa vật và mặt bàn. Khi tốc độ quay của dây là 1,60 vòng/s thì dây đứt. Tính lực căng dây lớn nhất.

Phương pháp giải:

Biểu thức tính lực hướng tâm: $F_{h t} = m . a_{h t} = m . ω^{2} . R$

Lời giải:

Ta có lực căng dây đóng vai trò là lực hướng tâm

Do khối lượng và bán kính của vật chuyển động xung quanh bàn không đổi nên lực căng phụ thuộc vào tốc độ góc. Lực căng dây lớn nhất khi tốc độ góc lớn nhất

Ta có: m = 3 kg; R = 0,8 m; $ω_{max}$ = 1,6 vòng/s = 1,6.2π = 10 rad/s.

=> Lực căng dây lớn nhất là: $T_{max} = F_{h t max} = m . ω_{max}^{2} . R = {3.10}^{2} .0, 8 = 240 (N)$ .

Bài 2 trang 134 Vật lí 10: Mô hình đơn giản của nguyên tử hydrogen giả sử rằng electron chuyển động tròn đều quanh hạt nhân với tốc độ bằng 2,2.10⁶m/s. Quỹ đạo chuyển động có bán kính bằng 0,53.10^-10m. Hãy tính độ lớn của lực tương tác giữa electron và hạt nhân.

Phương pháp giải:

Biểu thức tính lực hướng tâm: $F_{h t} = m . a_{h t} = m . \frac{v^{2}}{R}$

Lời giải:

Lực tương tác giữa các electron và hạt nhân đóng vai trò là lực hướng tâm.

Ta có m_e= 9,1.10^-31kg; v = 2,2.10⁶m/s; R = 0,53.10^-10m.

=> Độ lớn lực hướng tâm:

$F_{h t} = m . \frac{v^{2}}{R} = 9, {1.10}^{- 31} . \frac{{(2, {2.10}^{6})}^{2}}{0, {53.10}^{- 10}} \approx 8, {31.10}^{- 7} (N)$

Bài 3 trang 134 Vật lí 10: Một vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng 0,50 kg, được buộc vào đầu một dây có chiều dài 1,5 m. Vật chuyển động đều trên đường tròn nằm ngang (Hình 21P.2). Cho biết dây chỉ chịu được lực căng tối đa bằng 50 N. Hãy tính tốc độ quay lớn nhất của vật để dây không bị đứt.

Phương pháp giải:

Biểu thức tính lực hướng tâm: $F_{h t} = m . a_{h t} = m . \frac{v^{2}}{R}$

Lời giải:

Lực đóng vai trò là lực hướng tâm trong trường hợp trên là lực căng.

=> Vận tốc cực đại của vật để dây không bị đứt là:

$\begin{array}{l} T_{max} = F_{h t max} = m . \frac{v_{max}^{2}}{R} \\ \Rightarrow v_{max} = \sqrt{\frac{T_{max} . R}{m}} = \sqrt{\frac{50.1, 5}{0, 5}} \approx 12, 23 (m / s) \end{array}$