Lực Hướng Tâm là gì ? Ứng dụng của Lực Hướng Tâm

Lực hướng tâm là một loại lực cần để làm cho một vật đi theo một quỹ đạo cong. Isaac Newton đã mô tả lực này trong cuốn Principia của ông. Bất kỳ lực nào hoặc sự kết hợp các lực với nhau đều có thể đóng vai trò là lực hướng tâm. Để tìm hiểu rõ hơn về lực hướng tâm và những ứng dụng của lực hướng tâm trong thực tiễn mời các bạn tham khảo bài viết dưới đây.

Lực hướng tâm

Lực hướng tâm
Lực hướng tâm

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.

Công thức

Fht = m.aht = m.v² /r = m.w².r

  • Fht: là lực hướng tâm (N)
  •  aht: là gia tốc hướng tâm (m/s2)
  •  m: là khối lượng của vật (kg)
  •  r : là bán kính quỹ đạo tròn (m)
  •  v:  là tốc độ dài của vật chuyển động tròn đều (m/s)
  •  ω: là tốc độ góc của vật chuyển động tròn đều (rad/s)

Ứng dụng của lực hướng tâm

Lực hướng tâm được sử dụng cho máy ly tâm trong phòng thí nghiệm. Tại đây, các hạt lơ lửng trong chất lỏng và được tách ra khỏi chất lỏng bằng các ống gia tốc được định hướng để các hạt nặng hơn bị kéo về phía đáy của các ống.

Lực hướng tâm còn được ứng dụng để tính toán làm đường cong cho đường xe ô tô, đường sắt, giúp tàu xe chuyển động xe dàng.

Ứng dụng trong việc làm vòng quay tại các công viên giải trí,….

Chuyển động ly tâm

Chuyển động li tâm là gì?

Khi đặt vật trên bàn quay, nếu bàn quay quá nhanh, lực ma sát nghỉ không đủ lớn để đóng vai trò lực hướng tâm nữa, nên vật sẽ trượt ra xa tâm quay của bàn, và văng khỏi bàn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo. Chuyển động như vậy của vật được gọi là chuyển động ly tâm.

Sự khác biệt giữa hướng tâm và ly tâm Force

Trong khi hành vi lực hướng tâm để vẽ một cơ thể về phía trung tâm của điểm quay, lực ly tâm (lực lượng trung chạy trốn) đẩy ra khỏi trung tâm. Theo quy định của Luật Đầu Newton “một cơ thể nghỉ ngơi sẽ vẫn đứng yên, trong khi một cơ thể đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động trừ khi tác động của một lực lượng bên ngoài”. Lực hướng tâm cho phép một cơ thể để đi theo một đường tròn mà không cần bay ra tại một tiếp tuyến bằng cách liên tục hoạt động ở một góc độ quyền con đường.

Các yêu cầu lực hướng tâm là một hệ quả của định luật II Newton, mà nói một đối tượng được tăng tốc trải qua một lực lượng ròng, với sự chỉ đạo của lực lượng thuần giống như sự chỉ đạo của sự tăng tốc. Đối với một đối tượng di chuyển trong một vòng tròn, lực hướng tâm phải có mặt để chống lại lực ly tâm.

Từ góc độ của một đối tượng cố định trên khung quay tham chiếu (ví dụ, một chỗ ngồi trên chiếc xích đu), các hướng tâm và ly tâm đều bình đẳng về độ lớn, nhưng ngược lại theo hướng. Lực hướng tâm tác động lên cơ thể chuyển động, trong khi các lực ly tâm không. Vì lý do này, lực ly tâm đôi khi được gọi là một lực lượng

Ứng dụng của chuyển động li tâm

Chuyển động li tâm có nhiều ứng dụng thực tế. Máy vắt li tâm là một ví dụ. Đặt vải ướt vào trong cái lổng làm bằng lưới kim loại của máy vắt. Khi cho máy quay nhanh, lực liên kết giữa nước và vải không đủ lớn để đóng vai trò lực hướng tâm. Khi ấy, nước tách ra khỏi vải thành giọt và bắn ra ngoài theo lỗ lưới.

Chuyển động li tâm cũng có khi phải tránh. Nếu đến chỗ rẽ bằng phẳng mà ô tô chạy nhanh quá, thì lực ma sát nghỉ cực đại không đủ lớn để đóng vai trò lực hướng tâm giữ cho ô tô chuyển động tròn. Ô tô sẽ trượt li tâm, dễ gây ra tai nạn giao thông.

Lực hướng tâm được sử dụng cho máy ly tâm phòng thí nghiệm. Ở đây, các hạt được treo lơ lửng trong một chất lỏng được tách ra khỏi chất lỏng bằng cách đẩy nhanh ống định hướng để các hạt nặng hơn (ví dụ, các đối tượng có khối lượng cao hơn) được kéo về phía đáy của ống.

Trong khi máy ly tâm thường tách các chất rắn từ chất lỏng, họ cũng có thể chia ra các chất lỏng, như trong các mẫu máu, hoặc các thành phần riêng biệt của khí. máy ly tâm khí được sử dụng để tách các đồng vị nặng hơn urani-238 từ đồng vị nhẹ hơn urani-235. Các đồng vị nặng hơn được rút ra về phía bên ngoài của một hình trụ quay. Phần lớn là khai thác và gửi đến máy ly tâm khác. Quá trình này được lặp lại cho đến khi khí được đầy đủ “làm giàu”.

Bài tập lực hướng tâm Lý lớp 10 (có lời giải)

Bài tập 1: Một vật đang chuyển động tròn đều dưới tác dụng của lực hướng tâm F. Nếu bán kính quỹ đạo gấp hai lần so với trước và đồng thời giảm tốc độ quay còn một nửa thì so với ban đầu, lực hướng tâm

    A. giảm 8 lần.

    B. giảm 4 lần.

    C. giảm 2 lần.

    D. không thay đổi.

Hướng dẫn giải:

Câu A

Bài tập 2: Một vật nhỏ khối lượng 250 g chuyển động tròn đều trên quỹ đạo bán kính 1,2 m. Biết trong 1 phút vật quay được 120 vòng. Độ lớn lực hướng tâm gây ra chuyển động tròn của vật là

    A. 47,3 N.

    B. 3,8 N.

    C. 4,5 N.

    D. 46,4 N.

Hướng dẫn giải:

Câu A

Bài tập 3: Một ô tô có khối lượng 4 tấn chuyển động qua một chiếc cầu lồi có bán kính cong 100 m với tốc độ 72 km/h. Lấy g = 10m/s2. Áp lực của ô tô nén lên cầu khi nó đi qua điểm cao nhất (giữa cầu) là

    A. 36000 N.

    B. 48000 N.

    C. 40000 N.

    D. 24000 N.

Hướng dẫn giải:

Câu D

Bài tập 4: ​​​​Một lò xo có độ cứng 125 N/m, chiều dài tự nhiên 40 cm, một đầu giữ cố định ở A, đầu kia gắn vào quả cầu khối lượng 10 g có thể trượt không ma sát trên thanh nằm ngang. Thanh quay đều quanh trục Δ thẳng đứng với tốc độ 360 vòng/phút. Lấy π2 = 10. Độ giãn của lò xo gần nhất với giá trị nào sau đây?

    A. 5,3 cm.

    B. 5,0 cm.

    C. 5,1 cm.

    D. 5,5 cm.

Hướng dẫn giải:

Câu C

Bài tập 5: Tính áp lực của ô tô 4 tấn đi qua điểm giữa cầu với tốc độ 72km/h, lấy g = 10m/s2. Trong các trường hợp sau

a) cầu phẳng.

b) cầu cong lồi bán kính 100m

c) cầu cong lõm bán kính 200 m.

Hướng dẫn giải:

v = 72km/h = 20m/s; r1 = ∞; r2 = 100m; r3 = 200m; g = 10m/s^2

Trọng lực P và phản lực N của mặt cầu đóng vai trò lực hướng tâm

Bài tập 6: Một vật khối lượng 200 g đặt trên mặt bàn quay và cách trục quay 40 cm. Khi bàn quay với tốc độ 72 vòng/min thì vật vẫn nằm yên so với bàn. Tính độ lớn lực ma sát nghỉ của bàn tác dụng lên vật. (ĐS: 4,55 N).

Hướng dẫn giải:

Phân tích bài toán

m = 0,2kg; r = 0,4m; ω = 72vòng/phút = 2,4π (rad/s)

Giải

Fmsn= Fht= mω2r = 4,55N

Hy vọng rằng với những kiến thức về lực hướng tâm do thegioidienco.vn cung cấp sẽ đem lại cho các bạn những thông tin cần thiết nhé!

Rate this post

THẾ GIỜI ĐIỆN CƠ

Thế giới điện cơ chuyên phân phối, sửa chửa các sản phẩm điện cơ, điện công nghiệp, máy bơm nước, hộp số giảm tốc, máy cắt, máy hàn, v.v, giao hàng tận nơi, bảo hành 24 tháng

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.