7 ví dụ về chuyển động tròn biến đổi đều
1. Một cánh quạt ban đầu đứng yên, sau đó quay với gia tốc góc không đổi là 2 rad/s².2Xác định gia tốc góc và vận tốc góc của cánh quạt sau 2 giây. Biểu thị chúng bằng radian và giây.
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Yêu cầu Gia tốc góc và vận tốc góc sau 2 giây
11 ví dụ về các bài toán chuyển động tròn đều
1. Một hạt chuyển động tròn với vận tốc góc không đổi là 10 rad/s. Xác định (a) vận tốc góc của hạt sau 10 giây (b) góc tạo bởi hạt sau 10 giây.
Cuộc thảo luận
(a) vận tốc góc sau 10 giây
Gia tốc là một đại lượng vectơ, một đại lượng vật lý có cả độ lớn và hướng. Ký hiệu của nó là a ( gia tốc ). Đơn vị quốc tế của nó là mét trên giây bình phương, viết tắt là m/ s².
Gia tốc trung bình
Ví dụ về bài toán.
Một chiếc xe ban đầu đứng yên trong 5 giây, sau đó di chuyển về phía đông với vận tốc 10 m/s. Hãy xác định gia tốc trung bình.
Cuộc thảo luận
Nếu bạn đẩy một cuốn sách trên bàn cho đến khi nó di chuyển, bạn đang thực hiện công việc lên cuốn sách. Khi một vật rơi xuống bề mặt trái đất do bị lực hấp dẫn kéo xuống , lực hấp dẫn thực hiện công việc lên vật đó. Ngược lại, nếu bạn đẩy một vật bằng tất cả sức lực của mình cho đến khi bạn ướt đẫm mồ hôi nhưng vật đó không di chuyển, bạn chưa thực hiện công việc lên vật đó. Trong cuộc sống hàng ngày, người ta nói rằng bạn đã làm việc hoặc làm việc nặng nhọc khi đẩy một vật, nhưng theo vật lý, bạn chưa thực hiện công việc lên vật đó vì vật đó không bị dịch chuyển (vật đó không thay đổi vị trí).
Vật liệu động lượng góc
Điều đó chuyển động thẳng có động lượng có thể được tính toán bằng công thức:
p = mv
Thông tin :
p = động lượng (đơn vị quốc tế là kilogam mét/giây, viết tắt là kg m/s)
m = khối lượng (đơn vị quốc tế là kilogam, viết tắt là kg)
v = tốc độ (đơn vị quốc tế là mét/giây, viết tắt là m/s)
Đại lượng vật lý trong chuyển động quay đồng nhất với khối lượng (m) trong chuyển động thẳng là mômen quán tính (I). Đại lượng vật lý trong chuyển động quay đồng nhất với vận tốc (v) trong chuyển động thẳng là vận tốc gócNhư vậy, một vật thể đang quay có động lượng, có thể được tính bằng công thức:
Vật liệu mômen quán tính
Có hai vật, một vật có khối lượng nhỏ và vật kia có khối lượng lớn hơn. Vật nào dễ di chuyển hơn nếu bị đẩy bởi cùng một lực? Thực tế cho thấy rằng vật có khối lượng nhỏ hơn dễ di chuyển hơn vật có khối lượng lớn hơn. Vì vậy, độ lớn của khối lượng vật quyết định độ lớn của gia tốc vật khi có lực tác dụng. Nếu trong chuyển động thẳng, khối lượng của vật quyết định vật đó dễ di chuyển hay khó di chuyển (gia tốc), thì trong chuyển động quay, mômen quán tính của vật quyết định vật đó dễ di chuyển hay khó di chuyển.
Mômen lực (Mômen xoắn) Vật liệu
Tay vịn kiểu dáng
Hãy xem xét một vật thể quay, chẳng hạn như một cánh cửa. Khi cửa được mở hoặc đóng, nó sẽ quay. Bản lề nối cửa với tường đóng vai trò là trục quay.
Hình ảnh cánh cửa nhìn từ trên xuống. Hãy xem xét ví dụ một cánh cửa bị đẩy bởi hai lực, trong đó cả hai lực có cùng độ lớn và hướng; hướng của lực vuông góc với cánh cửa.
Trước đây bạn đã học về định luật thứ hai của Newton, được biểu thị bằng phương trình:
Phương trình này giải thích mối quan hệ giữa lực tổng hợp, còn được gọi là lực tịnh, với khối lượng và gia tốc. Lực tổng hợp tác dụng lên một vật có khối lượng sẽ làm cho vật đó tăng tốc.
Lần này chúng ta sẽ giới thiệu một dạng khác của định luật thứ hai của Newton, giải thích mối quan hệ giữa lực tổng hợp và sự thay đổi động lượng.
Tốc độ là một đại lượng vectơ, trong khi vận tốc là một đại lượng vô hướng. Tốc độ có cả độ lớn và hướng, trong khi vận tốc chỉ có độ lớn. Đơn vị quốc tế là mét trên giây, viết tắt là m/s hoặc ms⁻¹ . Ký hiệu của nó là v ( vận tốc ).
Tốc độ trung bình và vận tốc trung bình
Ngoài ra, hãy nghiên cứu các ví dụ về vận tốc tiếp tuyến và vận tốc góc.
Nếu một vật quay theo chiều kim đồng hồ và hoàn thành một vòng quay (360°) trong 1 giây, thì vận tốc góc của tất cả các phần của quạt là 1 vòng/giây = 360 ° /giây = 6,28 radian/giây và hướng của vận tốc góc là theo chiều kim đồng hồ. Nếu bán kính của quạt là 20 cm, thì mép của quạt chuyển động tròn với tốc độ (2)(3,14)(20 cm) / 1 giây = 125,6 cm/s = 1,256 m/s. Một điểm cách trục 1 cm (0,01 m) chuyển động tròn với tốc độ (2)(3,14)(1 cm) / 1 giây = 6,28 cm/s = 0,0628 m/s. Bán kính r càng nhỏ, tốc độ càng nhỏ. Trong chuyển động tròn , tốc độ thường được gọi là tốc độ tiếp tuyến. Nó được gọi là tiếp tuyến vì hướng của tốc độ luôn tiếp tuyến với đường tròn.