Chuyển động tròn đều. Tốc độ góc, chu kỳ, tần số. Vận tốc trên phương tiếp tuyến. Gia tốc hướng tâm.

Vật lý 10. Chuyển động tròn đều. Tốc độ góc, chu kỳ, tần số của chuyển động tròn đều. Vận tốc dài, gia tốc hướng tâm. Video hướng dẫn chi tiết.

Advertisement

1. Phân biệt giữa chuyển động thẳng và chuyển động tròn.

a. Định nghĩa chuyển động tròn đều

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

b. Phân biệt giữa chuyển động thẳng và chuyển động tròn

- Đối với chuyển động thẳng, khi vật đã đi qua 1 điểm thì sẽ không trở lại điểm đó được nữa.

Ví dụ: Trên quốc lộ 1A, một xe đi từ thành phố Hồ Chí Minh đến Thủ đô Hà Nội thì xe chỉ có thể đi qua thành phố Đà Nẵng duy nhất một lần.

hinh-anh-phan-biet-giua-chuyen-dong-thang-va-chuyen-dong-tron-132-0

- Đối với chuyển động tròn, vật sẽ lặp đi lặp lại vị trí cũ sau một khoảng thời gian nhất định. Khoảng thời gian này được gọi là chu kỳ T.

Ví dụ: Khi chơi trò chơi ngựa gỗ quay, cứ sau một khoảng thời gian nhất định, chúng ta sẽ đi qua người đứng bên ngoài đang quan sát trò chơi.

hinh-anh-phan-biet-giua-chuyen-dong-thang-va-chuyen-dong-tron-132-1

Do đó, trong chuyển động tròn đều có 3 đại lượng đáng nhớ đó là tốc độ góc ω, chu kì T và tần số f. Bài chuyển động tròn đều sẽ là bài nền tảng kiến thức quan trọng có liên quan đến chương trình Vật lý 11 và Vật lý 12. 

c. Ý nghĩa của D - R - G

Trên màn hình máy tính Casio thường xuất hiện 3 chữ D, R và G. Đây chính là 3 cách để phân chia một vòng tròn. 

- D (Degree): là đơn vị độ chúng ta hay dùng trong chương trình phổ thông. Một vòng tròn được chia làm 360°

- R (Radian): Một vòng tròn được chia làm 2π (rad)

- G (Gradian): là đơn vị thông dụng ở Mỹ. Một vòng tròn được chia làm 400 (grad). 

Ở bài chuyển động tròn đều, chúng ta thường hay dùng đơn vị R (Radian) để tính toán trên vòng tròn ( 2π ~ 360°).

Video chi tiết

2. Tốc độ góc, chu kỳ, tần số trong chuyển động tròn.

a. Tốc độ góc 

- Đối với chuyển động thẳng: tc đ =  quãng đưng thi gian

- Đối với chuyển động tròn đều: tc đ góc=  quãng đưng ( góc quay) thi gian (quay)

- Khi vật quay hết một vòng tròn, vật đã quét được một góc là 2π và thời gian để đi hết một vòng tròn chính là chu kỳ T. Do đó, ta có công thức tính tốc độ góc: 

ω = 2πT

Trong đó: 

ω: tốc độ góc (rad/s)

T: chu kỳ (s)

b. Chu kỳ

- Chu kỳ là thời gian để vật chuyển động hết một vòng tròn.

- Trong cuộc sống, chu kỳ chính là thời gian để một việc gì đó trở lại như cũ. Ví dụ: chu kỳ của một ngày đêm là 24 giờ, chu kỳ của một năm là 365,25 ngày, chu kỳ của một phút là 60 giây, chu kỳ của một giờ là 60 phút, ...

- Đối với chuyển động thẳng: thi gian  =  quãng đưng vn tc

- Đối với chuyển động tròn đều: thi gian (quay)=  quãng đưng ( góc quay) tc đ góc

- Khi vật quay hết một vòng tròn, vật đã quét được một góc là 2π và tốc độ góc là ω. Do đó, ta có công thức tính chu kỳ: 

T = 2πω

Trong đó: 

T: chu kỳ (s)

ω: tốc độ góc (rad/s)

c. Tần số

- Tần số là số vòng vật quay được trong một giây.

- Trong thời gian một chu kỳ T thì vật sẽ quay hết được 1 vòng. Áp dụng quy tắc tam suất, ta suy ra được trong thời gian 1 giây vật sẽ quay được 1T vòng. Do đó, ta có công thức tính tần số:

f = 1T

Trong đó: 

f: tần số (Hz)

T: chu kỳ (s)

d. Mối liên hệ giữa tần số góc, chu kỳ và tần số

f = 1T = ω2π

Video chi tiết

3. Vận tốc dài (vận tốc trên phương tiếp tuyến).

a. Vận tốc dài

- Khi xe chạy trên đường, bánh xe có tốc độ góc là ω, nhờ vào lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường mà xe sẽ chạy tới phía trước. Lúc này, ngoài tốc độ góc ω xe còn có thêm vận tốc dài v hay còn gọi là vận tốc theo phương tiếp tuyến.

hinh-anh-van-toc-dai-van-toc-tren-phuong-tiep-tuyen-134-0

- Vận tốc dài là vận tốc tức thời của một điểm khi đi được một cung tròn trên một vật chuyển động tròn.

b. Mối liên hệ giữa vận tốc dài và tốc độ góc

- Khi vật quay hết 1 vòng thì quãng đường vật đi được là chu vi của đường tròn đó (P = 2πR) và thời gian để vật quay hết một vòng tròn là chu kỳ T.  Do đó, ta có:

v = st= PtronT = 2πRT= 2πT.R = ωR

- Công thức mối liên hệ giữa v và ω:

 v = ωR

Trong đó: 

v: vận tốc dài (m/s)

ω: tốc độ góc (rad/s)

R: bán kính của quỹ đạo tròn (m)

Video chi tiết

4. Gia tốc hướng tâm.

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 phương và chiều thay đổi liên tục theo thời gian, nên chuyển động này có gia tốc. Gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn luôn hướng vào tâm của quỹ đạo nên gọi là gia tốc hướng tâm.

hinh-anh-gia-toc-huong-tam-149-0

b. Độ lớn của gia tốc hướng tâm.

aht = v2R=ω2R

Trong đó: 

aht: gia tốc hướng tâm (m/s2).

v: vận tốc dài (m/s)

ω: tốc độ góc (rad/s)

R: bán kính của quỹ đạo tròn (m)

 

Video chi tiết

Tin tức

Advertisement
Advertisement

Tin tức mới

Biến Số Mới

Độ dịch chuyển góc

10 thg 2, 2023

θ

Sai số dụng cụ

3 thg 2, 2023

Adc

Sai số tuyệt đối của phép đo

3 thg 2, 2023

A

Sai số tỉ đối

3 thg 2, 2023

δA

Sai số tuyệt đối trung bình

3 thg 2, 2023

A¯

Hằng Số Mới

Advertisement

Tin tức thú vị

Nhà tài trợ