Chuyển động tròn được nhìn thấy rất nhiều trong thực tế như chuyển động của kim đồng hồ, chuyển động của đu quay trong các khu vui chơi,…
Bạn đang xem: Công thức tính chu kỳ vật lý 10
Vậy chuyển động tròn đều là gì? Nêu công thức tính tốc độ góc, tốc độ thẳng và gia tốc hướng tâm của chuyển động tròn đều? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
I. Chuyển động tròn
1. Thế nào là chuyển động tròn đều?
• Định nghĩa: Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo là một đường tròn.
2. Vận tốc trung bình trong chuyển động tròn đều
• Định nghĩa: Tốc độ trung bình trong chuyển động tròn
– Tốc độ trung bình = (Độ dài cung đường vật đi được) / (Thời gian chuyển động)
3. Chuyển động tròn đều
• Định nghĩa: Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo tròn đều và có tốc độ trung bình trên mọi cung tròn như nhau.
II. Tốc độ góc và tốc độ dài trong chuyển động tròn
1. Vận tốc dài trong chuyển động tròn đều
– Công thức tính tốc độ dài (độ lớn tức thời trong chuyển động tròn đều):
Trong chuyển động tròn đều, vận tốc của vật không đổi.
2. Vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều
– Với điều kiện cung tròn có độ dài rất nhỏ, có thể coi như một đoạn thẳng, người ta dùng một vectơ vừa chỉ quãng đường đi được, vừa chỉ phương của chuyển động, vectơ đó gọi là vectơ độ dời.
– Vì trùng với một dây cung tại M nên nó nên nó nằm dọc theo tiếp tuyến của đường tròn tại M,
cùng phương nên nó cũng chạm M.”>M.
M.”>- Vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều luôn có phương tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo.
M.””>3. Công thức tính tốc độ góc, chu kì, tần số trong chuyển động tròn đều
a) Tốc độ góc là gì?
• Định nghĩa: Tốc độ góc của chuyển động tròn đều là số đo góc mà bán kính OM quét được trong một đơn vị thời gian. Tốc độ góc của chuyển động tròn đều là đại lượng không đổi.
– Công thức:
b) Đơn vị vận tốc góc
– Trục α: đo bằng radian; Δt: tính bằng giây, có đơn vị là ω rad/s.
c) Chu kì của chuyển động tròn đều
– Xe đạp TỶ của chuyển động tròn đều là thời gian vật đi hết một vòng.
– Công thức liên hệ giữa tốc độ góc ω và chu kì T:
– Đơn vị của chu kỳ T là giây (s).
d) Tần số của chuyển động tròn đều
– Tính thường xuyên f của chuyển động tròn đều là số vòng quay mà vật đi được trong 1 giây.
– Công thức liên hệ giữa chu kỳ T và tần số f:
– Đơn vị của f”>f là rpm hoặc hertz (Hz).
e) Công thức liên hệ giữa tốc độ thẳng và tốc độ góc
v=rω”>– Công thức:
v=rω”>
III. Gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều
1. Hướng của véc tơ gia tốc trong chuyển động tròn đều
– Trong chuyển động tròn đều, mặc dù vận tốc không đổi nhưng hướng luôn thay đổi nên chuyển động này có gia tốc. Gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm quỹ đạo nên gọi là gia tốc hướng tâm.
2. Độ lớn gia tốc hướng tâm
Công thức tính gia tốc hướng tâm:
IV. Bài tập vận dụng v, ω, T, f trong chuyển động tròn đều.
– Vậy để vận dụng nội dung lí thuyết về chuyển động tròn đều để tính các chỉ tiêu sau: Vận tốc góc, vận tốc dài, chu kì, tần số ta phải ghi nhớ những ý chính sau:
• Chuyển động tròn đều là chuyển động có các đặc điểm sau:
– Quỹ đạo là đường tròn
– Tốc độ trung bình trên tất cả các cung là như nhau.
• Vectơ vận tốc của chuyển động tròn đều có:
– Tiếp tuyến với đường tròn
– Kích thước (tốc độ dài):
• Tốc độ góc: ,
là góc mà bán kính nối tâm với vật quét được trong thời gian
đơn vị của tốc độ góc là rad/s.
• Công thức liên hệ giữa tốc độ thẳng và tốc độ góc: v = rω
• Chu kỳ của chuyển động tròn đều là thời gian vật đi hết một vòng. Công thức liên hệ giữa chu kì và tốc độ góc là:
• Tần số của chuyển động tròn đều là số vòng quay mà vật chuyển động được trong 1s. Đơn vị của tần số là rpm hoặc hertz (Hz). Công thức cho mối quan hệ giữa chu kỳ và tần số là:
• Gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm quỹ đạo và có độ lớn là:
* Bài 8 trang 34 SGK Vật Lý 10: Chuyển động nào sau đây là chuyển động tròn đều?
A. Chuyển động của quả lắc đồng hồ.
B. Chuyển động của xích xe đạp.
C. Chuyển động của đầu van xe đạp so với người ngồi trên xe, xe chạy ổn định.
D. Chuyển động của đầu van xe đạp so với mặt đường, xe chạy ổn định.
° Giải bài 8 trang 34 SGK Vật Lý 10:
– Chọn câu trả lời: C. Chuyển động của đầu van xe đạp so với người ngồi trên xe, xe chạy ổn định.
* Bài 9 trang 34 SGK Vật Lý 10: Câu nào là chính xác?
A. Tốc độ dài của chuyển động tròn đều phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.
B. Tốc độ góc của chuyển động tròn đều phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.
C. Cho trước v và ω, gia tốc hướng tâm phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.
D. Cả ba đại lượng trên đều không phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.
° Giải bài 9 trang 34 SGK Vật Lý 10:
– Chọn câu trả lời: C. Cho v và ω, gia tốc hướng tâm phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.
Bởi vì chúng tôi có:
* Bài 10 trang 34 SGK Vật Lý 10: Chỉ ra câu sai. Chuyển động tròn đều có đặc điểm:
A. Quỹ đạo là đường tròn.
B. Vectơ vận tốc không đổi.
C. Tốc độ góc không đổi.
D. Vectơ gia tốc luôn hướng vào tâm.
° Giải bài 10 trang 34 SGK Vật Lý 10:
– Chọn câu trả lời: B.Véc tơ vận tốc không đổi.
– Bởi vì vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều kích thước không đổi nhưng có Hướng luôn thay đổinên vectơ vận tốc thay đổi.
* Bài 11 trang 34 SGK Vật Lý 10: Một chiếc quạt quay với tốc độ 400 vòng/phút. Quạt dài 0,8m. Tính tốc độ dài và tốc độ góc của một điểm ở đầu con vít.
° Giải bài 11 trang 34 SGK Vật Lý 10:
– Ta có: f = 400 (vòng/phút) = 400/60 = 20/3 (vòng/phút).
Tốc độ góc của một điểm bất kỳ ở đầu cánh quạt là:
– Tốc độ dài của điểm trên đầu chân vịt là: V = R.ω = 0,8.41,867 = 33,493 (m/s).
* Bài 12 trang 34 SGK Vật Lý 10: Bánh xe đạp có đường kính 0,66 m. Xe đạp chuyển động thẳng đều với vận tốc 12 km/h. Tính tốc độ tuyến tính và tốc độ góc của một điểm trên cạnh đối với những người cư ngụ.
° Giải bài 12 trang 34 SGK Vật Lý 10:
– Ta có bán kính xe đạp: R=d/2 = 0,66/2 = 0,33(m).
– Khi xe đạp chuyển động thẳng đều thì một điểm M trên vành bánh xe chỉ chuyển động đối với người quan sát ngồi trên xe đạp chuyển động tròn đều, còn đối với mặt đất điểm M cũng tham gia chuyển động tịnh tiến thì vận tốc của M bằng với vận tốc tuyến tính của xe: v = 12 km/h = 12000(m)/3600(s) = 10/3 (m/s).
– Tốc độ góc của một điểm trên mép đối với người ngồi trên xe là:
* Bài 13 trang 34 SGK Vật Lý 10: Một đồng hồ treo tường có kim phút dài 10cm, kim giờ dài 8cm. Cho rằng các kim quay đều. Tính độ dài và tốc độ góc của hai mũi kim.
° Giải bài 13 trang 34 SGK Vật Lý 10:
– Ta thấy, khi kim phút quay 1 vòng hết 1 giờ → Chu kì quay của đầu kim phút là: Tp = 1h = 3600 s
– Kim giờ quay 1 vòng hết 12 giờ → Chu kỳ quay tại điểm đầu tiên của kim giờ là: Tg = 12h = 43200 s.
– Vận dụng công thức liên hệ giữa tốc độ thẳng và tốc độ góc:
Vì thế:
Vận tốc của kim phút là:
Vận tốc góc của kim phút là:
– Tốc độ dài của kim giờ: Ta có, bán kính R=8cm=0,08m, kim giờ quay một vòng 12 vòng nên chu kỳ quay của kim giờ là Tg = 12h = 43200(s), do đó:
* Bài 14 trang 34 SGK Vật Lý 10: Một điểm ở mép ngoài của lốp xe máy cách trục xe 30 cm. Xe chuyển động thẳng đều. Hỏi bánh xe phải quay bao nhiêu vòng thì số trên đồng hồ tốc độ của ô tô nhảy lên một số tương ứng với 1 km.
° Giải bài 14 trang 34 SGK Vật Lý 10:
– Ta có, R = 30(cm) = 0,3(m).
– Khi bánh xe quay được một vòng thì ô tô đi được một quãng đường bằng chu vi của bánh xe. Quãng đường đi được của một đường tròn chính là chu vi của đường tròn đó:
s = C = 2πR = 2. 3.14. 0,3 = 1,884(m).
⇒ Vậy để đi được 1km = 1000m thì bánh xe phải quay như sau:
(nhẫn).
* Bài 15 trang 34 SGK Vật Lý 10: Một con tàu đang thả neo tại một điểm trên đường xích đạo. Tính tốc độ góc và tốc độ dọc của tàu so với trục quay của Trái Đất. Bán kính của trái đất là 6400 km.
° Giải bài 15 trang 34 SGK Vật Lý 10:
– Bán kính Trái Đất là: R = 6400km = 6,4.10-6(m).
– Trái Đất tự quay quanh trục hết 24 giờ Chu kì quay của một điểm trên xích đạo quanh trục của Trái Đất là: T = 24h = 24.3600 = 86400 (s).
Tốc độ góc của tàu đối với trục quay của Trái Đất là:
– Chiều dài của con tàu so với trục quay của Trái Đất là:
V = ω.R = 7,269.10-5. 6,4.106 = 465 (m/s).
Xem thêm: Bệnh Vảy Cá Vàng ở Cá Vàng Ranchu, 7 Bệnh Ở Cá Vàng: Nguyên Nhân & Cách Điều Trị
Hi vọng với bài viết chi tiết về Chuyển động tròn đều, công thức tính vận tốc góc, độ dài và gia tốc hướng tâm và bài tập Trên đây là hữu ích cho bạn. Mọi góp ý và thắc mắc các bạn vui lòng để lại bình luận bên dưới bài viết để x-lair.com ghi nhận và hỗ trợ, chúc các bạn học tốt.
