Chuyển động tính tiến, Momen quán tính và Đặc điểm của vật rắn quay quanh trục cố định – Vật lý 10 bài 21
Chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay quanh một trục cố định là hai chuyển động đơn giản nhất của vật rắn. Mọi chuyển động phức tạp của vật rắn đều có thể phân tích thành 2 chuyển động nói trên.Bạn đang xem: Chuyển động tịnh tiến là gì
Bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu về khái niệm chuyển động tịnh tiến của vật rắn? Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến tính theo công thức nào? Vật rắn quay quanh một trục cố định có đặc điểm gì? Tốc độ góc và Momen quán tính của vật rắn đối với trục quay có biểu thức như thế nào?
I. Chuyển động tịnh tiến của vật rắn
1. Chuyển động tịnh tiến là gì
– Định nghĩa: Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn là chuyển động trong đó đường thẳng nối hai điểm bất kì của vật luôn luôn song song với chính nó.Bạn đang xem: Chuyển động tịnh tiến là gì
2. Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến
– Trong chuyển động tịnh tiến, tất cả các điểm của vật đều chuyển động như nhau, nghĩa là đều có cùng một gia tốc.
Đang xem: Lý thuyết chuyển Động tịnh tiến là gì, lý thuyết chuyển Động tịnh tiến của vật rắn
– Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến xác định theo định luật II Newton:
hay
Trong đó:
là hợp lực của các lực tác dụng vào vật.
m là khối lượng của vật (kg);
a là gia tốc (m/s2).
– Khi vật chuyển động tịnh tiến thẳng, ta nên chọn hệ trục toạ độ Đề-các có trục Ox cùng hướng với chuyển động và trục Oy vuông góc với với hướng chuyển động rồi chiếu phương trình véctơ lên hai trục toạ độ đó để có phương trình đại số:
II. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định
1. Đặc điểm chuyển động quay quanh trục cố định của vật rắn, tốc độ góc.
• Đại lượng đặc trưng cho chuyển động quay của vật rắn là vận tốc góc ω (góc mà vật quay được trong một đơn vị thời gian).
• Khi vật rắn quay quanh một trục cố định, thì mọi điểm của vật đều quay cùng với một tốc độ góc ω trong cùng một khoảng thời gian t.
– Vật quay đều thì ω=const (hằng số).
– Vật quay nhanh dần thì ω tăng dần.
– Vật quay chậm dần thì ω giảm dần.
2. Tác dụng của momen lực đối với một vật quay quanh một trục
a) Thí nghiệm
– Nếu P1 = P2 thì khi thả tay ra hai vật và ròng rọc đứng yên.
Xem thêm: Cây Ô Môi Là Gì – Phân Biệt Nhầm Lẫn Tiếng Việt Về Gay, Pê
b) Giải thích
– Vì hai vật có trọng lượng khác nhau nên hai nhánh dây tác dụng vào ròng rọc hai lực căng khác nhau nên tổng đại số của hai mômen lực tác dụng vào ròng rọc khác không làm cho ròng rọc quay nhanh dần.
c) Kết luận
– Mômen lực tác dụng vào một vật quay quanh một trục cố định làm thay đổi tốc độ góc của vật.
3. Mức quán tính trong chuyển động quay
– Mọi vật quay quanh một trục đều có mức quán tính. Mức quán tính của vật càng lớn thì vật càng khó thay đổi tốc độ góc và ngược lại.
– Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc vào khối lượng của vật và sự phân bố khối lượng đó đối với trục quay
III. Bài tập vận dụng chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay của vật rắn.
* Bài 1 trang 114 SGK Vật Lý 10: Thế nào là chuyển động tịnh tiến? Cho một ví dụ về chuyển động tịnh tiến thẳng và một ví dụ về chuyển động tịnh tiến cong.
° Lời giải bài 1 trang 114 SGK Vật Lý 10:
◊ Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn là chuyển động trong đó đường thẳng nối hai điểm bất kì của vật luôn luôn song song với nó.
◊ Ví dụ về:
– Chuyển động tịnh tiến thẳng: Chuyển động của ngăn kéo hộc bàn.
– Chuyển động tịnh tiến cong: Nghế ngồi của đu quay chuyển động tịnh tiến quay.
* Bài 2 trang 114 SGK Vật Lý 10: Có thể áp dụng định luật II Niu–tơn cho chuyển động tịnh tiến được không? Tại sao?
° Lời giải bài 2 trang 114 SGK Vật Lý 10:
– Có thể áp dụng định luật II Niu – tơn cho chuyển động tịnh tiến vì tất cả các điểm của vật đều chuyển động như nhau, đều có cùng một gia tốc.
Xem thêm: Uprace Là Gì – Khởi Động Dự Án Chạy Bộ Cộng Đồng Uprace 2020
* Bài 3 trang 114 SGK Vật Lý 10: Momen lực có tác dụng như thế nào đối với một vật quay quanh một trục cố định?
° Lời giải bài 3 trang 114 SGK Vật Lý 10:
* Bài 4 trang 114 SGK Vật Lý 10: Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc những yếu tố nào?
° Lời giải bài 4 trang 114 SGK Vật Lý 10:
– Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc vào khối lượng của vật và vào sự phân bố khối lượng đó đối với trục quay.
* Bài 5 trang 114 SGK Vật Lý 10: Một vật có khối lượng m = 40 kg bắt đầu trượt trên sàn nhà dưới tác dụng của một lực nằm ngang F = 200 N. Hệ số ma sát trượt giữa vật và sàn là µt=0,25. Hãy tính: