Trên thực tế, lực hướng tâm được ứng dụng và giải thích rất nhiều hiện tượng vật lý trong thực tế, từ biển báo giới hạn tốc độ ở những đoạn đường có góc cua, hay độ dốc của mặt đường tại đoạn đường này cho đến vệ tinh trong không gian.

Vậy lực hướng tâm là gì? Lực hướng tâm được phát biểu như thế nào? Công thức tính lực hướng tâm được viết như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây.

Bạn đang xem: Công thức tính độ lớn của lực hướng tâm

I. Lực hướng tâm

1. Lực hướng tâm là gì?

– Định nghĩa: Lực (hay hợp lực) tác dụng lên một vật chuyển động tròn đều và làm cho vật có gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm.

2. Công thức tính lực hướng tâm

Lực hướng tâm có công thức:

3. Một số ví dụ về lực hướng tâm

– Lực hấp dẫn giữa Trái đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò là lực hướng tâm, lực này giữ cho vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái đất.

– Đặt một vật lên bàn quay, lực ma sát đóng vai trò là lực hướng tâm làm vật chuyển động tròn đều.

– Đường cao tốc, đường sắt ở những đoạn cong phải nghiêng về tâm cong để hợp lực giữa trọng lực và phản lực của mặt đường tạo thành lực hướng tâm giúp xe, tàu chuyển động dễ dàng trên đường ray.

– Vậy: Lực hướng tâm không phải là một loại lực mới mà chỉ là một trong các lực: trọng lực, lực đàn hồi, lực ma sát hoặc hợp lực của các lực đó. Vì nó gây ra gia tốc hướng tâm nên nó được gọi là lực hướng tâm.

II. chuyển động ly tâm

1. Thế nào là chuyển động li tâm?

– Khi đặt vật lên bàn quay, nếu bàn quay nhanh quá thì lực ma sát nghỉ không còn đủ lớn để đóng vai trò lực hướng tâm nên vật trượt ra xa tâm quay của bàn rồi nảy lên cái bàn theo hướng tiếp tuyến với mặt phẳng tòa án.tôn giáo. Chuyển động như vậy của vật gọi là chuyển động li tâm.

2. Ứng dụng thực tế của chuyển động li tâm.

– Chuyển động ly tâm có nhiều ứng dụng trong thực tế, ví dụ: Chuyển động vắt ly tâm (được biết là máy giặt ở chế độ vắt, tốc độ quay của lồng giặt lớn làm nước văng ra khỏi vải).

3. Đôi khi cũng nên tránh chuyển động ly tâm.

– Ví dụ: Khi lái xe qua các khúc cua, vòng xuyến, khi chạy với tốc độ cao, lực ma sát cực đại không đủ lớn để làm lực hướng tâm giữ cho xe chuyển động tròn nên xe sẽ bị trượt ly tâm, dễ gây hư hỏng.

III. Bài tập vận dụng lý thuyết lực hướng tâm

* Bài 1 trang 82 SGK Vật Lý 10: Nêu tên và viết công thức tính lực hướng tâm.

° Lời giải bài 1 trang 82 SGK Vật Lý 10:

– Định lý Lực hướng tâm: là hợp lực hay hợp lực tác dụng lên một vật chuyển động tròn đều và làm cho vật có gia tốc hướng tâm, gọi là lực hướng tâm.

Công thức lực hướng tâm:

* Bài 2 trang 82 SGK Vật Lý 10: a) Lực hướng tâm có phải là một loại lực mới giống như lực hấp dẫn không?

b) Nếu nói (ở ví dụ b SGK) vật chịu 4 lực là:

đúng hay sai? Tại sao?

° Lời giải bài 2 trang 82 SGK Vật Lý 10:

a) Lực hướng tâm không phải là một loại lực mới mà chỉ là một trong các lực: trọng trường, lực đàn hồi, lực ma sát hoặc là hợp lực của các lực đó.

b) Sai, trường hợp này vật chỉ chịu tác dụng của 3 lực

. Lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực hướng tâm.

* Bài 3 trang 82 SGK Vật Lý 10: Nêu một số ứng dụng của chuyển động li tâm.

° Giải bài 3 trang 82 SGK Vật Lý 10:

¤ Ứng dụng: Quay quần áo của máy giặt. Khi lồng máy quay với tốc độ cao, lực liên kết giữa nước và vải không đủ lớn để đóng vai trò là lực hướng tâm. Vì vậy, sau đó nước tách ra từ vải bắn ra ngoài qua các lỗ lưới của lồng giặt.

– Máy vắt ly tâm

– Máy gia tốc ly tâm

* Bài 4 trang 82 SGK Vật Lý 10: Một vật có khối lượng m = 20(g) được đặt trên mép của một bàn xoay. Tần số tối đa cần thiết để xoay bàn để vật không rơi khỏi bàn là bao nhiêu? Chứng minh rằng mặt bàn là hình tròn, bán kính 1(m). Lực ma sát nghỉ lớn nhất là 0,08(N).

° Giải bài 4 trang 82 SGK Vật Lý 10:

– Để ngăn không cho đồ vật văng ra khỏi bàn: Fht Fmsn (max.)

(Khi Fmsn(max) ≤ Fht thì vật bị ném)

* Lại có:

= 2πf ⇒ Fht = m(2πf)2r

Chúng ta có:

*

(**)

¤ Theo đề bài ta có:

Lực ma sát tĩnh lớn nhất: (Fmsn)max = 0,08(N);

Khối lượng của vật: m = 20(g) = 0,02(kg);

– Thay số liệu vào (**) ta được:

*

f 0,318 ⇒ fmax = 0,318 (vòng/phút).

* Bài 5 trang 83 SGK Vật Lý 10:

MỘT.11760 N ; B. 11950N; C.14400N; D. 9600N;

*

° Giải bài 5 trang 83 SGK Vật Lý 10:

¤ Chọn câu trả lời: D.9600 N;

¤ Bài toán cho: v = 36km/h = 36.(1000/3600)m/s = 10m/s; R = 50m; m=1200kg; g=10m/s2.

*

*

*

*

* Bài 6 trang 83 SGK Vật Lý 10:

Một vệ tinh nhân tạo quay quanh Trái đất ở độ cao h bằng bán kính R của Trái đất. Cho R = 6400 km và lấy g = 10 m/s2 . Tính tốc độ và chu kỳ quay của vệ tinh.

° Giải bài 6 trang 83 SGK Vật Lý 10:

*

(Đầu tiên)

– Mặt khác:

– Thế (2) và (1) ta có tốc độ quay của vệ tinh:

– Chu kì quay của vệ tinh là:

*

*

* Bài 7 trang 83 SGK Vật Lý 10:

Giải thích các chuyển động sau bằng chuyển động li tâm:

a) Cho rau đã rửa sạch vào rổ rồi giũ một lúc cho rau ráo nước.

b) Giỏ đựng đồ giặt của máy giặt có nhiều lỗ nhỏ ở thành xung quanh (hình 14.8). Ở giai đoạn vắt, van xả mở ra và thùng quay nhanh để xả quần áo.