luc huong tam 4

Lực hướng tâm là gì? Công thức tính – Hoàng Vina

Giải bài tập
Dạng 3 : Tính áp lực đè nén của vật ở điểm cao nhất của vòng cầuLực hướng tâm là gì ? Công thức tính lực hướng tâm là gì ? Và những đặc thù của loại lực này sẽ được tổng hợp qua bài sau. Để biết và ứng dụng được chúng vào trong đời sống thì hãy cùng theo dõi bài viết sau đây

1. Lực hướng tâm là gì?

Lực hướng tâm là lực tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm.

Chú ý : Lực hướng tâm không phải là lực mới không có đặc thù riêng như những lực khác .

Ví dụ về lực hướng tâm

Lực mê hoặc giữa Trái Đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò lực hướng tâm, giữ cho vệ tinh nhân tạo hoạt động tròn đều quanh Trái Đất .

Lực hướng tâm là gì? Công thức tính

Đặt một vật trên bàn quay, lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực hướng tâm giữ cho vật hoạt động tròn .Đường xe hơi và đường tàu ở những đoạn cong phải làm nghiên về phía tâm cong để hợp lực giữa trọng tải và phản lực của mặt đường tạo ra lực hướng tâm giữ cho xe, tàu hoạt động thuận tiện trong quỹ đạo .

Lực hướng tâm là gì? Công thức tính

2. Đặc điểm của lực hướng tâm

Đặc điểm của lực hướng tâm

Bản chất thật sự của lực hướng tâm không phải là một loại lực mới mà nó là hợp lực của những lực đã công dụng vào vật. Đồng thời giữ cho vật hoạt động tròn đều gây ra một tần suất hướng tâm cho vật đó .Lực hướng tâm có khunh hướng vào tâm quay và có phương của nửa đường kính quỹ đạo, với điểm đặt tại vật .Ví dụ : Hợp lực của lực căng dây cùng trọng tải có vai trò lực hướng tâm. Lực này có khunh hướng vào tâm quay O và có phương nửa đường kính .

3. Công thức tính lực hướng tâm

Công thức tính lực hướng tâm

Lực hướng tâm cũng giống những lực khác có đơn vị chức năng là Newton ( N )Công thức tính lực hướng tâm :

Fht = m.aht = m.v² /r = m.w².r

Trong đó

  • Fht: là lực hướng tâm có đơn vị N
  • m: khối lượng của vật có đơn vị kg
  • aht: gia tốc hướng tâm có đơn vị m/s²
  • V: tốc độ dài của vật chuyển động tròn đều với đơn vị m/s
  • r: là bán kính quỹ đạo tròn với đơn vị m
  • w: tốc độ góc của vật chuyển động tròn đều có đơn vị là rad/s

4. Chuyển động li tâm là gì?

Chuyển động li tâm là gì?

Chuyển động li tâm là hoạt động lệch ra khỏi quỹ đạo tròn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo của vật .Chuyển động li tâm được ứng dụng thông dụng nhất là máy vắt li tâm trong máy giặt. Khi cho máy quay nhanh, lực link giữa nước và vải không đủ lớn để đóng vai trò là lực hướng tâm. Khi đó nước tách ra khỏi vải thành giọt và bắn ra ngoài .

5. Bài tập về lực hướng tâm

Ở phần trên tất cả chúng ta đã khám phá về lực hướng tâm là gì ? Cũng như những đặc thù xoay quanh chúng. Vậy hãy cùng làm một số ít bài tập dưới đây để xem bạn chớp lấy được bao nhiêu nhé .

Dạng 1: Tính lực hướng tâm

Áp dụng công thức ở hoạt động tròn đều :

  • Chu kỳ: T = 2π/ω
  • Tần số: f=1/T=ω/2π
  • Tốc độ góc: ω=v/r=2π/T=f/2π
  • Lực hướng tâm: Fht=m.aht
  • Gia tốc hướng tâm:  aht =v2r=r.ω2
  • Công thức liên hệ giữa tốc độ dài với tốc độ góc: v=rω

Ví dụ 1: Xe đạp của một vận động viên đang chuyển động thẳng đều với vận tốc v = 36km / h. Giả sử bán kính của lốp là 40 cm. Tính vận tốc góc với gia tốc hướng tâm ở một điểm trên lốp.

Vận tốc của xe đạp điện cũng là vận tốc dài của một điểm ở trên lốp xe : v = 36 km / h = 10 m / sTốc độ góc : ω = vr = 10/0, 4 = 25 rad / sGia tốc hướng tâm tại một điểm của lốp bánh xe là : aht = v2r = 250 m / s2

Dạng 2:Tính độ biến dạng của lò xo khi vật chuyển động tròn quanh 1 điểm cố định

Lực hướng tâm đóng vai trò là một lực đàn hồi. Áp dụng công thức : Fđh = Fht hoặc Fms = FhtBài tập vận dụng :

Bài tập: Vật có khối lượng 100g gắn với đầu lò xo có chiều dài tự nhiên l = 20cm; k = 20 N/m. Cho hệ lò xo và vật quay đều trên một mặt phẳng nằm nghiêng và không ma sát v = 60 vòng/phút. Bỏ qua mọi ma sát và tính độ biến dạng của lò xo.

Hướng dẫn:

Ta có vận tốc góc : ധ = 60 × 2 π / 60 = 2 π rad / sLực đàn hồi đóng vai trò lực hướng tâm : Fđh = Fht⇒ kΔl = m. ω2 ( l + Δl )Vậy Δl = 6.3. 10-3 m

Dạng 3: Tính áp lực của vật ở điểm cao nhất của vòng cầu

Bước 1 : Xác định vectơ lực hướng tâm .Vẽ hình, tìm tổng thể những lực đã tính năng lên vật hoạt động tròn .Tổng hợp những lực theo phương nửa đường kính đồng thời hướng vào tâm đó là lực hướng tâm .Bước 2 : Viết biểu thức và tính độ lớn lực hướng tâm theo m và ahtBước 3 : Đồng nhất biểu thức lực cùng với biểu thức độ lớn tìm ẩn số .Cụ thể với bài toán tính áp lực đè nén vật tại điểm cao nhất của vòng cầu thì :Cầu vồng lên :P. − N = maht ⇔ N = P − FhtCầu vồng xuống ( cầu lõm ) :

N − P = maht ⇔ N = P + Fht

N − P = V ⇔ N = P + FhtHy vọng bài viết trên giúp bạn hiểu thêm về lực hướng tâm là gì ? Để hoàn toàn có thể vận dụng vô thực tiễn nhé .>> > Xem thêm : Lực đàn hồi là gì ? Đặc điểm và công thức