Trong cuộc sống thường nhật, chúng ta thường bắt gặp những vật thể chuyển động tròn đều. Một ví dụ về vật thể chuyển động tròn đều là kim giây, kim phút và kim giờ trên đồng hồ kim. Kim giây luôn quay 360 độ.o trong 60 giây (một phút) hoặc bao phủ một góc 6 độ.o trong một giây. Kim phút luôn di chuyển một góc 360 độ.o trong 60 phút (một giờ) hoặc bao quát 6 góc độo trong một phút. Kim giờ cũng luôn di chuyển một góc 360 độ.o Trong 24 giờ (một ngày). Nếu một vật thể chuyển động theo vòng tròn đều đặn, ví dụ như kim giây, kim phút hoặc kim giờ, thì vật thể đó được gọi là đang thực hiện phép quay. chuyển động tròn đềuBạn có thể nêu một ví dụ về chuyển động tròn đều mà bạn đã quan sát hoặc tưởng tượng ra không?
Hiểu về chuyển động tròn đều
Chuyển động tròn đều có hai nghĩa. Đầu tiênMột vật chuyển động tròn với vận tốc không đổi nếu, trong khi vật chuyển động tròn, vận tốc của vật luôn không đổi hoặc vận tốc của từng phần của vật luôn không đổi. Thứ haiMột vật chuyển động tròn với vận tốc không đổi nếu vận tốc góc của vật đó luôn không đổi. Vận tốc góc là một đại lượng vectơ, do đó vận tốc góc bao gồm độ lớn và hướng của vận tốc góc.
Để bạn có thể hiểu rõ hơn ý nghĩa chuyển động tròn đềuHãy chú ý đến bài đánh giá sau đây.
Vận tốc góc không đổi
Hãy xem xét kim giây trên một chiếc đồng hồ treo tường kiểu kim. Khi kim giây quay, tất cả các bộ phận của kim giây, dù ở đầu, giữa hay gần trục, đều quay cùng nhau.
Vì tất cả các bộ phận của kim giây quay cùng nhau, nên khi kim giây quay một góc 360 độ, nó sẽ tạo ra chuyển động quay đồng bộ.o (một vòng quay), tất cả các bộ phận của kim giây cũng di chuyển một góc 360 độ.o (một vòng quay). Khi kim giây quay hết một góc 360 độ.o (một vòng quay) trong 60 giây (một phút), tất cả các bộ phận của kim giây cũng quay một góc 360 độ.o trong 60 giây (một phút).
Tốc độ góc của kim giây luôn là 6.o/giây và hướng của vận tốc góc (hướng quay) của kim giây cũng luôn không đổi.
Vận tốc không đổi
Khi kim giây quay trong 60 giây (một phút), tất cả các bộ phận của kim giây, cả những bộ phận gần trục và những bộ phận xa trục, đều quay trong 60 giây (một phút). Mặc dù khoảng thời gian quay của tất cả các bộ phận của kim giây là như nhau, tức là 60 giây, nhưng độ dài quãng đường mà mỗi bộ phận của kim giây đi được lại khác nhau. Bộ phận kim giây gần trục có quãng đường đi ngắn hơn, ngược lại bộ phận kim giây xa trục có quãng đường đi dài hơn.
Dựa trên công thức tính tốc độ ở trên, có thể kết luận rằng tốc độ của mỗi đoạn kim giây phụ thuộc vào khoảng cách của nó đến trục (r). Càng xa trục (r càng lớn), tốc độ càng lớn. Mặc dù tốc độ của mỗi đoạn kim giây khác nhau, nhưng tốc độ tổng thể của mỗi đoạn kim giây luôn không đổi.
Gia tốc trong chuyển động tròn đều
Trong chuyển động tròn, có hai loại gia tốc: gia tốc góc và gia tốc tuyến tính. Gia tốc góc xảy ra khi độ lớn của vận tốc góc (tốc độ góc) hoặc hướng của vận tốc góc thay đổi. Ngược lại, gia tốc tuyến tính xảy ra khi độ lớn của vận tốc (hoặc tốc độ) hoặc hướng của vận tốc thay đổi.
Trong chuyển động tròn đều, độ lớn vận tốc góc Và hướng của vận tốc góc luôn không đổi, do đó không có gia tốc góc trong chuyển động tròn đều. Trong chuyển động tròn đều, chỉ có độ lớn của vận tốc, hay còn gọi là tốc độ, là luôn không đổi, trong khi hướng của vận tốc luôn thay đổi. Vì hướng của vận tốc luôn thay đổi, nên theo định nghĩa, phải có gia tốc trong chuyển động tròn đều. gia tốc Đó là sự thay đổi về tốc độ (thay đổi về độ lớn của tốc độ và/hoặc hướng của tốc độ).
Gia tốc hướng tâm
Gia tốc xảy ra do sự thay đổi hướng của vận tốc được gọi là gia tốc hướng tâm. Gia tốc hướng tâm còn được gọi là gia tốc xuyên tâm. Gia tốc hướng tâm, hay gia tốc xuyên tâm, là một loại gia tốc, còn được gọi là gia tốc tuyến tính. Gia tốc hướng tâm là một đại lượng vectơ, do đó nó có cả độ lớn và hướng.
Độ lớn của gia tốc hướng tâm
Độ lớn của gia tốc hướng tâm được biểu thị bằng phương trình:
Hướng của gia tốc hướng tâm
Hướng của gia tốc hướng tâm luôn hướng về tâm của đường tròn, như hình vẽ bên dưới.
