Đặc điểm của lực hướng tâm

Câu trả lời chính xác nhất: Lực (hay hợp lực của các lực) tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm.

Về đặc điểm: Bản chất lực hướng tâm không phải là một loại lực mới, lực hướng tâm là hợp lực của các lực tác dụng vào vật có tác dụng giữ cho vật chuyển động tròn đều và gây ra gia tốc hướng tâm cho vật. Lực hướng tâm có phương của bán kính quỹ đạo và có chiều hướng vào tâm quay, có điểm đặt tại vật.

Ví dụ: Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò lực hướng tâm, giữ cho vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất.

Để hiểu rõ hơn về Lực hướng tâm là gì và Đặc điểm của lực hướng tâm như thế nào, mời các bạn tìm hiểu nội dung sau đây:

1. Lực hướng tâm là gì?

Khái niệm của lực hướng tâm: Lực hướng tâm (hay hợp của các lực) là lực tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm.

– Ví dụ minh họa:

+ Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh nhân tạo đóng vài trò lực hướng tâm, giữ cho vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất.

+ Đường ôtô và đường sắt ở những đoạn cong phải làm nghiên về phía tâm cong để hợp lực giữa trọng lực và phản lực của mặt đường tạo ra lực hướng tâm giữ cho xe, tàu chuyển động dễ dàng trên quỹ đạo.

+ Một vật được gắn chặt vào đầu một sợi dây sau đó quay nhanh đều sợi dây. Ta thấy vật chuyển động tròn quanh quỹ đạo, nếu buông tay vật sẽ bị văng ra khỏi quỹ đạo tròn => chứng tỏ lực căng của sợi dây đã giữ cho vật chuyển động tròn đều => lực căng đóng vai trò lực hướng tâm.

+ Đặt một vật lên bàn và bắt đầu quay tròn đều, với vận tốc quay vừa đủ vật vẫn nằm im trên bàn nhờ lực ma sát nghỉ => lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực hướng tâm.

2. Công thức lực hướng tâm và đặc điểm của lực hướng tâm

a) Công thức

Trong đó: r là bán kính quỹ đạo.

m là khối lượng vật (kg).

ω là tần số góc của chuyển động (rad/s).

v là vận tốc dài của chuyển động (m/s).

- Đặc điểm vecto lực hướng tâm:

+ Điểm đặt: tại vật;

+ Phương: trùng với bán kính quỹ đạo;

+ Chiều: hướng vào tâm quỹ đạo;

+ Độ lớn: 

Chuyển động hướng tâm: là chuyển động có gia tốc hướng tâm, ví dụ như chuyển động tròn.

b) Đặc điểm

Bản chất lực hướng tâm không phải là một loại lực mới, lực hướng tâm là hợp lực của các lực tác dụng vào vật có tác dụng giữ cho vật chuyển động tròn đều và gây ra gia tốc hướng tâm cho vật. Lực hướng tâm có phương của bán kính quỹ đạo và có chiều hướng vào tâm quay, có điểm đặt tại vật.

3. Phương pháp giải một số dạng bài tập về lực hướng tâm

Dưới đây là cách giải một số dạng bài tập về lực hướng tâm

* Dạng 1: Tính lực hướng tâm

Vận dụng các công thức trong chuyển động tròn đều:

 

 

 

 

 

 

- Công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc: v = rω

Ví dụ 1: Xe đạp của một vận động viên chuyển động thẳng đều với v = 36 km/h. Biết bán kính của lốp bánh xe là 40 cm. Tính tốc độ góc và gia tốc hướng tâm tại một điểm trên lốp bánh xe.

Giải:

Vận tốc xe đạp cũng là tốc độ dài của một điểm trên lốp xe:

v = 36km/h = 10m/s

Tốc độ góc: ω= v/r = 10/0,4 =25 rad/s

Gia tốc hướng tâm tại một điểm trên lốp bánh xe là:

aht= v²/r =250m/s²

* Dạng 2: Tính áp lực của vật tại điểm cao nhất của vòng cầu

- Bước 1: Xác định vecto lực hướng tâm.

+ Vẽ hình, tìm tất cả các lực tác dụng vào vật chuyển động tròn.

+ Tổng hợp các lực đó theo phương bán kính hướng vào tâm đó là lực hướng tâm.

- Bước 2: Viết biểu thức tính độ lớn lực hướng tâm theo m và aht

- Bước 3: Đồng nhất biểu thức lực và biểu thức độ lớn tìm ẩn số.

* Cụ thể với bài toán tính áp lực vật  tại điểm cao nhất của vòng cầu thì:

Cầu vồng lên:

N−P= ma_ht ⇔ N = P+F_ht

* Chuyển động của xe đi vào khúc quanh (mặt đường phải làm nghiêng): lực hướng tâm là hợp lực của phản lực véc tơ N và trọng lực véc tơ P

Ví dụ 2: Một ô tô khối lượng 2,5 tấn chuyển động qua một cầu vượt với vận tốc không đổi là 54 km/h. Cầu vượt có dạng một cung tròn, bán kính 100 m. Tính áp lực của ô tô lên cầu tại điểm cao nhất của cầu. Lấy g = 9,8 m/s².

Giải

Ta có:

R = 100 m

m = 2500 kg

v = 15 m/s

Khi ô tô đến điểm cao nhất thì một phần của trọng lực đóng vai trò là lực hướng tâm.

Chọn chiều dương hướng vào tâm.

Áp dụng định luật II Niuton ta có:

--------------------------

Trên đây là toàn bộ kiến thức của Top lời giải về Lực hướng tâm là gì và Đặc điểm của lực hướng tâm như thế nào?. Mong rằng với những kiến thức này các bạn sẽ học tốt và đạt kết quả cao hơn.