Lực hướng tâm là gì? Công thức cho lực hướng tâm là gì? Và đặc điểm của loại quyền lực này sẽ được tổng hợp trong bài viết tiếp theo. Hi vọng giải đáp được thông tin bạn cần.
Bạn đang xem: Công Thức Lực Hướng Tâm
1. Lực hướng tâm là gì?
Lực hướng tâm là gì? đó là lực tác dụng lên một vật chuyển động tròn đều và gây ra gia tốc hướng tâm cho vật.
Lưu ý: Lực hướng tâm không phải là lực mới không có tính chất riêng như các lực khác.
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.
Khi đặt một vật lên bàn xoay, lực ma sát tĩnh đóng vai trò là lực hướng tâm giữ cho vật chuyển động tròn đều.
Đường cao tốc, đường sắt ở những đoạn cong phải dốc về phía tâm cong để hợp lực giữa trọng lực và phản lực của mặt đường tạo thành lực hướng tâm giúp phương tiện, đoàn tàu di chuyển dễ dàng trên quỹ đạo.
2. Đặc điểm của lực hướng tâm
Bản chất thực sự của lực hướng tâm không phải là một loại lực mới, mà là kết quả của các lực đã tác dụng lên vật. Đồng thời, giữ cho vật chuyển động tròn đều gây ra gia tốc hướng tâm cho vật đó.
Lực hướng tâm hướng vào tâm quay và có phương bằng bán kính quĩ đạo, có điểm đặt tại vật.
Ví dụ: Hợp lực của lực căng dây và trọng lực là lực hướng tâm. Lực này hướng vào tâm quay O và có phương hướng tâm.
3. Công thức tính lực hướng tâm
Lực hướng tâm, giống như tất cả các lực khác, có đơn vị là Newton (N).
Công thức tính lực hướng tâm:
Fht = m.aht = m.v² /r = m.w².r
Bên trong đó
Fht: là lực hướng tâm tính bằng Nm: khối lượng của vật tính bằng kgaht: gia tốc hướng tâm tính bằng m/s²V: vận tốc của vật trong chuyển động tròn đều tính bằng m/sr: là bán kính đường tròn có đơn vị mw: tốc độ góc của chuyển động tròn đều có đơn vị là rad/s
4. Thế nào là chuyển động li tâm?
Chuyển động li tâm là chuyển động lệch khỏi quỹ đạo tròn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo của vật.
Chuyển động ly tâm được sử dụng phổ biến nhất là vắt ly tâm trong máy giặt. Khi quay nhanh máy ảnh, lực liên kết giữa nước và bụi không đủ lớn để đóng vai trò là lực hướng tâm. Sau đó, nước tách khỏi bụi thành các giọt nhỏ và bắn ra ngoài.
5. Bài tập sức mạnh hướng tâm
Tiết trước chúng ta đã tìm hiểu lực hướng tâm là gì? Cũng như những đặc điểm xung quanh chúng. Vì vậy, hãy làm một số bài tập dưới đây để xem bạn bắt được bao nhiêu.
Dạng 1: Tính lực hướng tâm
Áp dụng công thức trong chuyển động tròn đều:
Chu kỳ: T = 2π/ωTần số: f=1/T=ω/2πTốc độ góc: ω=v/r=2π/T=f/2πLực tác động: Fht=m.aht Gia tốc hướng tâm: aht =v2r =r.ω2Công thức cho mối quan hệ giữa tốc độ tuyến tính và tốc độ góc: v=rω
Ví dụ 1: Một vận động viên đạp xe chuyển động với vận tốc không đổi v = 36km/h. Giả sử bán kính của lốp xe là 40 cm. Tính vận tốc góc với gia tốc hướng tâm tại một điểm trên dây đai.
Vận tốc của xe đạp cũng chính là vận tốc dài của một điểm trên lốp xe: v = 36km/h = 10m/s
Tốc độ góc: =vr=10/0,4=25rad/s
Gia tốc hướng tâm tại một điểm của lốp xe là: aht=v2r=250m/s2
Dạng 2: Tính độ biến dạng của lò xo khi vật chuyển động tròn đều quanh một điểm cố định
Lực hướng tâm đóng vai trò là lực đàn hồi. Áp dụng công thức: Fđh = Fht hay Fms = Fht
Bài tập ứng dụng:
Bài tập: Một vật khối lượng 100g gắn vào lò xo có chiều dài tự nhiên l = 20cm; k = 20N/m. Cho hệ lò xo và vật quay đều trên mặt phẳng nghiêng không ma sát v = 60 vòng/phút. Bỏ qua mọi ma sát và tính độ biến dạng của lò xo.
Đưa ra hướng dẫn:
Ta có tốc độ góc: = 60×2π/60 = 2π rad/s
Lực đàn hồi đóng vai trò là lực hướng tâm: Fdh = Fht
⇒ kΔl = m.ω2(l + l)
Vậy l = 6,3 .10-3 m
Dạng 3: Tính áp suất của vật tại điểm cao nhất của quả cầu
Bước 1: Xác định vectơ lực hướng tâm.
Vẽ hình, tìm tất cả các lực tác dụng lên vật hình tròn.
Tổng hợp các lực hướng tâm và hướng tâm là lực hướng tâm.
Bước 2: Viết biểu thức và tính độ lớn của lực hướng tâm theo m và aht
Bước 3: Đồng nhất biểu thức lực với biểu thức độ lớn để tìm ẩn số.
Xem thêm: Nha khoa Nụ Cười Việt , Hệ thống Nha khoa Thẩm mỹ Nụ Cười Việt
Cụ thể với bài toán tính áp suất của vật tại điểm cao nhất của quả cầu:
Cầu vồng trên:
P − N = maht ⇔ N = P − Fht
Cầu vồng đi xuống (Cầu lõm):
N − P = maht ⇔ N = P + Fht
N−P = VN = P + Fht
Hy vọng bài viết trên đã giúp bạn hiểu thêm về lực hướng tâm là gì? Để có thể áp dụng vào thực tế.
