Bài 14. Lực hướng tâm

Ti?t 23
Lực hướng tâm
Cầm một đầu dây có buộc quả nặng quay nhanh trong mặt phẳng ngang.
? quả nặng này tham gia chuyển động tròn đều, thì gia tốc hướng tâm của nó có chiều và biểu thức độ lớn như thế nào?
Vẽ vectơ gia tốc hướng tâm và viết công thức?
?Vẽ tiếp vec tơ lực
I. LỰC HƯỚNG TÂM
1. Định nghĩa: 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
Phát biểu định nghĩa lực hướng tâm .
2. Công thức
Vận dụng định luật II Niu – Tơn để tìm công thức lực hướng tâm
* Dạng véc tơ
* Dạng độ lớn:
?Giải thích ý nghĩa các đại lượng và nêu đơn vị đo của chúng.


Phiếu học tập
Trong mỗi hiện tượng sau đây, hãy nêu rõ lực nào là lực hướng tâm. Hãy biểu diễn lực đó trên hình vẽ
a)Vệ tinh nhân tạo quay quanh trái đất b)Vật đặt trên bàn quay
c)Vật buộc vào đầu dây quay









TĐ
Vệ tinh
Vật
H.a
H.b
H.c
đóng vai trò lực hướng tâm
đóng vai trò lực hướng tâm
đóng vai trò lực
hướng tâm
Lực hấp dẫn
Lực ma sát nghỉ
Hợp lực của lực căng sợi dây và trọng lực
Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò lực hướng tâm. Lực này gây ra cho vệ tinh gia tốc hướng tâm, giữ cho nó chuyển động tròn đều quanh Trái Đất.
3. Ví dụ
a. Vệ tinh nhân tạo quay quanh Trái Đất
b. Đặt một vật nhỏ lên một chiếc bàn nằm ngang rồi cho bàn quay đều từ từ quanh trục của nó thì thấy vật nhỏ quay theo
Lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực hướng tâm gây ra gia tốc hướng tâm cho vật, giữ cho vật chuyển động tròn đều.
c. Đường ô tô và đường sắt ở những đoạn cong phải làm nghiêng về phía tâm cong.
? Vì sao phải làm như vậy?
Khi ô tô đang CĐ trên quỹ đạo cong nên có gia tốc hướng tâm. Hãy chỉ ra lực gây ra gia tốc ấy?

Khi ô tô hoặc tàu hỏa đi đến đoạn cong, phản lực
không cân bằng với trọng lực
nữa
Hợp lực của hai lực này nằm ngang hướng vào tâm quỹ đạo, làm ô tô và tàu hỏa chuyển động dễ dàng. Hợp lực của phản lực và trọng lực là lực hướng tâm gây ra gia tốc hướng tâm cho vật giữ cho vật chuyển động tròn
? Lực hướng tâm có phải là một loại lực mới không?
*Nhận xét: Lực hướng tâm không phải là lực mới mà là một lực cơ học đã học (hoặc hợp lực của chúng) có tác dụng giữ cho vật chuyển động trên quỹ đạo tròn.
II. CHUYỂN ĐỘNG LY TÂM
Fmsn(max) < m2r
1.Khi lực ma sát nghỉ
cực đại không đủ lớn để đóng vai trò là lực hướng tâm nữa, nên vật trượt trên bàn ra xa tâm quay rồi văng ra khỏi bàn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo chuyển động như vậy của vật gọi là chuyển động li tâm
VD: Bơm li tâm, việc tách nước ra khỏi mặt đường bằng máy li tâm, máy quay mật ong ở các cơ sở công nghiệp…
2. Ứng dụng
Máy vắt li tâm là một ứng dụng của chuyển động li tâm, …
Khi đặt vải ướt vào trong cái lồng làm bằng lưới kim loại của máy vắt, cho máy quay nhanh thì hiện tượng gì xảy ra ? Giải thích.
Ứng dụng: Bơm li tâm, việc tách nước ra khỏi mặt đường bằng máy li tâm, máy quay mật ong ở các cơ sở công nghiệp…
3. Chuyển động li tâm cũng có khi cần phải tránh
Nếu đến chỗ rẽ bằng phẳng mà ô tô chạy nhanh quá thì điều gì xảy ra?
Nếu đến chỗ rẽ bằng phẳng mà ô tô chạy nhanh quá thì lực ma sát nghỉ cực đại không đủ thắng để đóng vai trò lực hướng tâm giữ cho ôtô chuyển động tròn. Ôtô sẽ trượt li tâm, dễ gây ra tai nạn giao thông.
Củng cố
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
Công thức của lực hướng tâm
Vận dụng
1. Lực nào sau đây có thể là lực hướng tâm?
a. Lực ma sát
b. Lực đàn hồi
c. Lực hấp dẫn
d. Cả 3 lực trên
Vận dụng
2. Biểu thức nào sau đây cho phép tính độ lớn của lực hướng tâm?
a. Fht = m2r
b. Fht = mg
c. Fht = mg
d. Fht = kl
Vận dụng
Bài 5 SGK-83:
Một ô tô có khối lượng 1200 Kg chuyển động đều qua một đoạn cầu vượt (coi là cung tròn) với tốc độ 10m/s.Hỏi áp lực của ô tô vào mặt đường tại điểm cao nhất (hình 14.7) bằng bao nhiêu? Biết bán kính của đoạn cầu vượt là 50m. Lấy g = 10m/s2.
A. 11760N
B. 11950N
C. 14400N
D. 9600N