Lý 10 Bài 5: Chuyển động tròn đều

a) Chuyển động tròn

• Chuyển động tròn là chuyển động có quỹ đạo là một đường tròn.

• Ví dụ: Các điểm trên ghế đu quay

b) Tốc độ trung bình trong chuyển động tròn

• Tốc độ trung bình của chuyển động tròn là đại lượng đo bằng thương số giữa độ dài cung tròn mà vật đi được và thời gian đi hết cung tròn đó.
• Công thức: v_tb = \(\frac{{\Delta s}}{{\Delta t}}\)

c) Chuyển động tròn đều

Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo tròn và có tốc độ trung bình trên mọi cung tròn là như nhau.

a) Tốc độ dài: v = \(\frac{{\Delta s}}{{\Delta t}}\)$\frac{}{}$

Trong chuyển động tròn đều tốc độ dài của vật có độ lớn không đổi.

b) Véc tơ vận tốc trong chuyển động tròn đều: \(\overrightarrow v = \frac{{\overrightarrow s }}{{\Delta t}} \)$\frac{}{}$

• Véctơ vận tốc trong chuyển động tròn đều luôn có phương tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo.

• Trong chuyển động tròn đều véctơ vận tốc có phương luôn luôn thay đổi.

c) Tần số góc, chu kì, tần số

- Tốc độ góc:

• Tốc độ góc của chuyển động tròn đều là đại lượng đo bằng góc mà bán kính quay quét được trong một đơn vị thời gian: ω = \(\frac{{\Delta \alpha }}{{\Delta t}} \)

• Tốc độ góc của chuyển động tròn đều là một đại lượng không đổi.

• Đơn vị tốc độ góc là rad/s.

- Chu kì:

•   Chu kì T của chuyển động tròn đều là thời gian để vật đi được một vòng.

•   Liên hệ giữa tốc độ góc và chu kì: T =\(\frac{{2\pi }}{\omega } \)

• Đơn vị chu kì là giây (s).

- Tần số:

• Tần số f của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong 1 giây.

• Liên hệ giữa chu kì và tần số: f =\(\frac{1}{T} \)

• Đơn vị tần số là vòng trên giây (vòng/s) hoặc héc (Hz).

- Liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc: v = \(r\omega \)

a) Hướng của véctơ gia tốc trong chuyển động tròn đều

• Trong chuyển động tròn đều, tuy vận tốc có độ lớn không đổi, nhưng có hướng luôn thay đổi, nên chuyển động này có gia tốc.

• Gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm của quỹ đạo nên gọi là gia tốc hướng tâm.

b) Độ lớn của gia tốc hướng tâm: a_ht = \(\frac{{{v^2}}}{r} \)

Một điểm nằm trên vành ngoài của lốp xe máy cách trục bánh xe 30 cm. Bánh xe quay đều với tốc độ 8 vòng/s. Số vòng bánh xe quay để số chỉ trên đồng hồ tốc độ của xe sẽ nhảy 1 số ứng với 1 km và thời gian quay hết số vòng ấy là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

S = N.2πr = 1000 ⇒ N = 531 vòng

Thời gian quay hết số vòng đó là chu kì: \(T = \frac{N}{f} = \frac{{531}}{8} = 66\,s \)

Một đĩa đồng chất có dạng hình tròn có R = 30 cm đang quay tròn đều quanh trục của nó. Biết thời gian quay hết 1 vòng là 2s. Tính tốc độ dài, tốc độ góc của 2 điểm A, B nằm trên cùng 1 đường kính của đĩa. Biết điểm A nằm trên vành đĩa, điểm B nằm trên trung điểm giữa tâm O của vòng tròn và vành đĩa.

Hướng dẫn giải

Ta có: R_A = 30 cm ⇒ R_B = 15 cm

Tốc độ góc: \(\omega = \frac{{2\pi }}{T} = \pi \,rad/s\, = \,{\omega _B} \)

Tốc độ dài của mỗi vật: v_A = r_A.ω = 0,94 m/s; v_B = r_B.ω = 0,47 m/s

Câu 1: Một chất điểm chuyển động tròn đều trên một đường tròn bán kính 40cm. Biết nó đi được 5 vòng trong thời gian 2 giây.

a) Vận tốc góc, vận tốc dài, gia tốc của chất điểm. 

b) Quãng đường chất điểm đi được trong 3 giây đầu tiên.                           

Câu 2: Bánh xe đạp có đường kính 0,6 m. Một người đi xe đạp cho bánh xe quay với tốc độ 180vòng/phút. Vận tốc của người đi xe đạp là bao nhiêu?

Câu 3: Kim phút của một đồng hồ dài gấp 1,5 lần kim giờ. Hỏi tốc độ dài của điểm đầu kim phút lớn gấp mấy lần điểm đầu mút của đầu kim giờ?

Câu 4: Một ô tô có bán kính vành ngoài bánh xe là 25 cm. Xe chạy với vận tốc 36 km/h. Gia tốc hướng tâm của một điểm trên vành ngoài bánh xe là bao nhiêu?

Câu 1: Chọn phát biểu đúng:

A. Trong chuyển động tròn đều phương của vecto vận tốc trùng với bán kính quỹ đạo tại mọi điểm.

B. Trong chuyển động tròn đều phương của vecto vận tốc tức thời vuông góc với bán kính quỹ đạo tại điểm đó.

C. Vecto vận tốc tức thời của chuyển động tròn đều là vecto bằng đơn vị vì có độ lớn không đổi.

D. Gia tốc trong chuyển động tròn đều là đại lương vô hướng và có giá trị không đổi.

Câu 2: Tốc độ góc của kim giây là :

A. π/60 rad/s

B. π/40 rad/s

C. π/30 rad/s

D. π/20 rad/s

Câu 3: Chu kì của chất điểm là:

A. 0,1 s

B. 0,3 s

C. 0,4 s

D. 0,2 s

Câu 4: Tốc độ dài của chất điểm là:

A. 4,71 m/s

B. 3,98 m/s

C. 6,67 m/s

D. 5,38 m/s

4. Kết luận

Qua bài giảng Chuyển động tròn đều này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như:

• Phát biểu được định nghĩa và nêu được đơn vị đo của chu kì và tần số, công thức liên hệ giữa được tốc độ dài và tốc độ góc.
• Nêu được hướng của gia tốc trong chuyển động tròn đều và viết được công thức của gia tốc hướng tâm.