Từ đú: h= 100 − yB t (0,5) s= 78,75m
2.2.3. CHỦ ĐỀ CHUYỂN ĐỘNG TRềN ĐỀU 1 Bài toỏn về chuyển động trũn
2.2.3.1. Bài toỏn về chuyển động trũn + Phương phỏp giải
Đõy là bài toỏn vờ chuyển động trũn (đều và biến đổi đều). Để giải bài toỏn chỉ cần nắm được cỏc cụng thức về chuyển động trũn.
Nếu vật vừa quay trũn vừa tịnh tiến, ta cần chỳ ý rằng : khi vật là hỡnh trụ trũn lăn khụng trượt, thỡ độ dài của cung quay của một điểm trờn vành bằng quóng đường đi ; và vận tốc dài của điểm đú bằng vận tốc của vật. Ngoài ra vận tốc của một điểm của vật đối với mặt đường được xỏc định bằng cụng thức cộng vận tốc. Như ta thấy, thụng thường gia tốc hướng tõm cú giỏ trị lớn. Cần đặc biệt lưu ý đến đơn vị đo khi tớnh toỏn
+ Bài tập vớ dụ :
Một xe ụ tụ cú cỏc bỏnh xe với bỏn kớnh R = 30cm, chuyển động lăn khụng trượt trờn đường.
a) Biết rằng cỏc bỏnh xe ụ tụ đang quay đều với vận tốc 10 vũng/giõy. Tớnh vận tốc của ụ tụ. Tớnh chu kỡ quay và gia tốc hướng tõm của một điểm M trờn bỏnh xe cỏch trục quay 20 cm. Xỏc định vận tốc tức thời so với mặt đất của cỏc điểm A, B, C, D, trờn vành bỏnh xe.(Hỡnh 3.1)
b) ễ tụ giảm tốc độ, sau 10s vận tốc quay của bỏnh xe chỉ cũn 5 vũng/giõy. Tớnh gia tốc của ụ tụ trong chuyển động chậm dần đều. Tớnh vận tốc của ụ tụ sau 10 giõy và gia tốc của điểm A trong chuyển đụng quay quanh trục sau 5s kể từ lỳc ụ tụ bắt đầu giảm túc độ.
Lời giải
a) Khi bỏnh xe lăn khụng trượt, độ dài cung quay CE của một điểm trờn vành bằng quóng đường xe đi C’E’:
' '
s CE R= = ϕ=C E
Do đú vận tốc của xe (và của bỏnh xe) bằng :
' ' 2 2 A B R v R nR t t ϕ ω π = = = = .
Theo đề bài : n = 10 vũng/s ; R = 30cm = 0,3m, suy ra v≅18,6 m/s. Chu kỡ quay của điểm M (và của bỏnh xe) là: 2 1
0,1sT T n π ω = = = .
Gia tốc hướng tõm của điểm M: a R= ω2 =R.4π2n2 ≅789m/s2.
Áp dụng cụng thức cộng vận tốc, vận tốc tức thời của điểm A so với mặt đất bằng: VrA = +vrA vr0, trong đú vrA
là vộc tơ vận tốc của A đối với trục bỏnh xe O, vr0 là vận tốc của O (của xe) đối với mặt đất.
Suy ra (hỡnh 3.2 a), VrA
song song với mặt đường và cú độ lớn:
2 2 37,2 m/s A A O O V = + =v v v = v ; Lập luận tương tự ta cú: ' C ' E A B C D O R ϕ s Hỡnh 3.1
+ Vận tốc tức thời của B so với mặt đất (hỡnh 3.2b) cú độ lớn
2 26,2 m/s
B
V =v ; và cú phương hợp với vr
một gúc 450. + Vận tốc tức thời của C so với mặt đất (3.2c): VrO =0.
+ Vận tốc tức thời của D so với mặt đất (hỡnh 3.2d) cú độ lớn:
2 26,2 /
D
V =v ; m s cú phương hợp với vr
một gúc 450.
b) Gia tốc gúc của bỏnh xe là: 3,14rad/s2
t
ωγ ∆= − γ ∆= −
∆ ;
Gia tốc dài của bỏnh xe: a R= γ = −0,94m/s2. Vận tốc của ụ tụ sau 10s: v v= +0 at ; 9,2m/s
Gia tốc của điểm A trong chuyển động quay bằng:
A t n ar = +ar ar Ta cú: 2 2 0,94m/s t n a R a R γ ω = = − = Với ω ω γ= o + =t 15 rad/sπ 2 Suy ra: a= (an2 +at2) 665,5 m/s; 2 2.2.3.2. Bài tập luyện tập C vr O vr A vr O vr VrA VrB B vr O vr O vr VrD D vr ( )a ( )b ( )c ( )d Hỡnh 3.2
Bài 1. Một vệ tinh nhõn tạo chuyển động trũn đều quanh Trỏi Đất mỗi vũng hết 90phỳt. Vệ tinh bay ở độ cao cỏch mặt đất 320km. Tớnh vận tốc và gia tốc hướng tõm của vệ tinh. Cho biết bỏn kớnh Trỏi đất R = 6380km.
Bài 2. Một vụ lăng quay với gia tốc gúc khụng đổi, vận tốc gúc của nú biến thiờn từ 60 vũng/phỳt tới 780 vũng/phỳt trong 2 phỳt. Hóy tớnh gia tốc gúc và số vũng quay của vụ lăng trong 2 phỳt đú.
Bài 3. Một mỏy bay bổ nhào xuống mục tiờu rồi bay vọt lờn theo một cung trũn bỏn kớnh R = 800m với vận tốc 600 km/h. Tớnh gia tốc hướng tõm của mỏy bay.
Bài 4. Hai điểm A và B nằm trờn cựng một bỏn kớnh của một vụ lăng đang quay đều, cỏch nhau 20cm. Điểm A ở phớa ngoài cú vận tốc vA =0,6 m/s, cũn điểm B cú vận tốc vB =0,2 m/s. Tớnh vận tốc gúc của vụ lăng và khoảng cỏch từ điểm B đến trục quay.
Bài 5. Trỏi đất cú thể coi như một hỡnh cầu bỏn kớnh R0 =6400km cú tõm O quay đều quanh Mặt trời trờn một đường trũn bỏn kớnh R=1,5.10 km8 , đồng thời Trỏi đất tự quay quanh trục đi qua O và vuụng gúc với mặt phẳng quỹ đạo của O. Tớnh cỏc vận tốc dài của một điểm trờn xớch đạo trỏi đất lỳc giữa trưa và lỳc nữa đờm. Cỏc chiều tự quay của Trỏi đất và quay quanh Mặt trời trựng nhau.
Bài 6. Một hỡnh trụ kim loại đường kớnh 10cm được đặt vào mỏy tiện để tiện một cỏi rónh. Hỡnh trụ quay với vận tốc gúc 2 vũng/s. Cứ mỗi vũng quay lưỡi dao tiện búc được một lớp kim loại dày 0,1mm.
a) Viết cỏc phương trỡnh cho vận tốc dài v và gia tốc a của điểm tiếp xỳc giữa dao và hỡnh trụ.
b) Tớnh v và a khi rónh đó sõu 10mm.
Bài 7. Một vệ tinh nhõn tạo, ở cỏch mặt đất 320km, chuyển động trũn đều quanh Trỏi đất, mỗi vũng 4,5h. Tớnh vận tốc và gia tốc hướng tõm của vệ tinh. Biết bỏn kớnh Trỏi đất R = 6380km.
Bài 8. Một ụ tụ chạy với vận tốc 36km/h thỡ qua một khỳc quanh là một cung trũn bỏn kớnh 100m. Tớnh gia tốc hướng tõm của xe.
c. kết luận
Qua đề tài Phương phỏp giải bài tập chương Động học chất điểm lớp Vật lý lớp
10 NC giỳp cho người đọc thấy được tầm quan trọng phõn loại, hệ thống và đưa ra
phương phỏp để giải quyết một bài toỏn vật lý. Trong bài tiểu luận này chỉ nghiờn cứu chương Động học chất điểm. Bài tập của chương được phõn làm ba chủ đề chớnh, bài tập trong mỗi chủ đề được định dạng và gợi ý phương phỏp. Từ thực tế việc dạy và học bài tập vật lý ở trường phổ thụng đó đưa ra một số điểm lưu ý mà học sinh phổ thụng thường gặp phải trong khi giải bài tập. Điều quan trọng nhất là:
+ Cần khộo lộo vận dụng cỏc yờu cầu đó đưa ra khi làm một bài tập.
+ Cần xõy dựng cho bản thõn thúi quen tư duy khoa học, độc lập, lĩnh hội kiến thức một cỏch logic, đi từ dễ đến khú, từ khỏi quỏt đến chi tiết.
+ Đặc biệt nờn giải bài tập bằng cụng thức trước, sau đú mới thay số để tỡm kết quả bài toỏn sau.
Và việc nghiờn cứu đó giỳp cho bản thõn em:
+ Cú cỏi nhỡn khỏi quỏt về phần cơ học, đặc biệt là phần động học chất điểm nhằm giỳp cho em cú điều kiện tiếp cận một cỏch nhanh chúng cỏc kiến thức cơ bản, bài tập định tớnh, bài tập định lượng vật lý khỏc.
+ Rốn luyện cho bản thõn những bước tư duy, đồng thời giỳp em cú khả năng suy luận logic, cú trỡnh độ tổng hợp, phõn tớch, đối chiếu một cỏch cú kế hoạch và đạt hiệu quả cao.
+ Là tư liệu cần thiết để em cú thể sử dụng vào đợt thực tập sắp tới. + Trao dồi kĩ năng sử dụng tin học một cỏch thành thạo.
Tuy nhiờn, đề tài này chỉ đề cập đến một số vấn đề cơ bản, mặc dự đó cú nhiều cố gắng nhưng cũng khụng trỏnh khỏi những thiếu sút. Em rất mong nhận được sự đúng gúp ý kiến của quớ thầy cụ.