Lực hướng tâm là kiến thức vô cùng quan trọng môn Vật Lý lớp 10. Chuyên đề này thường được áp dụng vào đề thi giữa kỳ, cuối kỳ hoặc có trong đề thi THPT. Bởi vậy, dù bạn học chuyên môn Vật Lý hay không thì cũng nên tìm hiểu, nhớ công thức và biết giải những bài tập liên quan. Bài viết dưới đây chúng tôi sẽ tổng hợp khái niệm, công thức tính lực hướng tâm, và cho một số bài tập có lời giải dễ hiểu nhất.
Xem thêm:
- Công thức tính lực hấp dẫn và bài tập có lời giải chính xác
- Công thức tính lực căng dây và bài tập có lời giải dễ hiểu nhất
- Công thức tính lực tương tác giữa 2 điện tích và bài tập có lời giải
- Công thức tính lực cản và bài tập có lời giải dễ hiểu
Khái niệm về lực hướng tâm là gì?
Lực hướng tâm được hiểu là một loại lực cần để làm cho một vật đi theo một quỹ đạo cong. Bất kỳ lực nào như trọng lực, lực điện từ… Hoặc sự kết hợp những lực với nhau đều có thể đóng vai trò là một lực hướng tâm.
Nguồn gốc của lực hướng tâm từ đâu?
Đối với một vệ tinh bay trong quỹ đạo quanh Trái Đất thì lực hướng tâm do lực trọng trường tạo thành giữa vệ tinh với Trái Đất, và tác dụng lực hướng tâm về khối tâm của hai vật. Đối với một vật được gắn vào đầu một sợi dây đang quay theo trục đứng, lực hướng tâm chính là thành phần nằm ngang của lực căng dây, tác dụng hướng về tâm khối lượng giữa trục quay và vật quay.
Đối với một vật đang chuyển động quanh chính nó, lực căng bên trong là lực hướng tâm giữ cho vật là một khối.
Công thức tính lực hướng tâm chính xác
Để tính lực hướng tâm ta áp dụng công thức như sau:
Fht = m.aht = (m.v2)/r = m.ω2.r
Trong đó có Fht là lực hướng tâm (N)
m là khối lượng của vật (kg)
aht là gia tốc hướng tâm (m/s2)
v là tốc độ dài của vật chuyển động tròn đều (m/s)
r là bán kính của quỹ đạo tròn (m)
ω là tốc độ góc của vật chuyển động tròn đều (rad/s)
Những bài tập tính lực hướng tâm có lời giải dễ hiểu
Bài tập 1: Một vật có m = 600g chuyển động tròn đều trên đường tròn có r = 12cm. Lực hướng tâm tác dụng lên vật 6N. Tính tốc độ góc của vật đó?
Lời giải
Áp dụng công thức tính lực hướng tâm ta có:
Fht = m.r.ω2 => ω = 12 rad/s
Bài tập 2: Một vật có khối lượng là 600g treo vào sợi dây không giãn dài 3m, chuyển động tròn đều trong mặt phẳng ngang với tốc độ 20 vòng/phút. Lấy g = 12m/s2.Tính góc hợp bởi phương thẳng đứng với sợi dây, tính sức căng của sợi dây đó?
Lời giải
Fht = m.ω2.r
Tanα = Fht/P = (mω2lsinα)/mg => α = 600
Fht = Tsinα => T = 10N
Bài tập 3: Một vật có khối lượng là 300g đặt trên mặt bàn quay và cách quay 60cm. Khi bàn quay với tốc độ 72 vòng/ phút thì vật vẫn nằm yên so với chiếc bàn. Tính độ lớn của lực ma sát nghỉ của bàn tác dụng lên vật?
Lời giải
m = 0,3kg
r = 0,6m
ω = 74 vòng/phút = 2,4π (rad/s)
Fmsn = Fht = m.ω2.r = 10,35 N
Với bài viết trên về khái niệm, công thức và bài tập lực hướng tâm, hy vọng nó sẽ giúp bạn đọc hiểu, dễ dàng áp dụng công thức vào bài tập nhé. Mọi thắc mắc hãy để lại bình luận bên dưới để chúng tôi cùng bạn đọc giải đáp những thắc mắc đó nhé.
