Lý thuyết Chuyển động tròn đều (hay, chi tiết nhất)

---

---

Bài viết Lý thuyết Chuyển động tròn đều hay, chi tiết giúp bạn nắm vững kiến thức trọng tâm Chuyển động tròn đều.

Bài giảng: Bài 5: Chuyển động tròn đều - Cô Nguyễn Quyên (Giáo viên VietJack)

1. Định nghĩa

    a) Chuyển động tròn

    Chuyển động tròn là chuyển động có quỹ đạo là một đường tròn.

    Ví dụ: Chuyển động của một chiếc ghế trong đu quay

    b) Tốc độ trung bình trong chuyển động tròn

    Tốc độ trung bình trong chuyển động tròn là đại lượng đo bằng thương số giữa độ dài cung tròn mà vật đi được và thời gian đi hết cung tròn đó.

    c) Chuyển động tròn đều

    Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo tròn và có tốc độ trung bình trên mọi cung tròn là như nhau.

    Ví dụ: Chuyển động của điểm đầu cánh quạt

2. Tốc độ dài và tốc độ góc

    a) Tốc độ dài

    Gọi Δs là độ dài của cung tròn mà vật đi được trong khoảng thời gian rất ngắn

    Ta có:là tốc độ dài của vật.

    Trong chuyển động tròn đều tốc độ dài của vật có độ lớn không đổi.

    b) Vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều

    Vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều luôn có phương tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo.

    Trong chuyển động tròn đều, vectơ vận tốc có phương luôn luôn thay đổi.

    c) Tốc độ góc, chu kì, tần số

    * Tốc độ góc

        + Tốc độ góc của chuyển động tròn đều là đại lượng đo bằng góc mà bán kính quay quét được trong một đơn vị thời gian.

        + Tốc độ góc của chuyển động tròn đều là một đại lượng không đổi.

        + Đơn vị đo tốc độ góc: rad/s.

    * Chu kì

        + Chu kì T của chuyển động tròn đều là thời gian để vật đi được một vòng.

        + Công thức liên hệ giữa tốc độ góc và chu kì:

        + Đơn vị chu kì là giây (s).

    * Tần số

        + Tần số f của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong 1 giây.

        + Công thức liên hệ giữa chu kì và tần số: f = 1/T

        + Đơn vị tần số là vòng trên giây (vòng/s) hoặc héc (Hz).

    * Công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc: v = r.ω

3. Gia tốc hướng tâm

    a) Hướng của véctơ gia tốc trong chuyển động tròn đều

    Trong chuyển động tròn đều, tuy vận tốc có độ lớn không đổi, nhưng có hướng luôn thay đổi, nên chuyển động này có gia tốc. Gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm của quỹ đạo nên gọi là gia tốc hướng tâm.

    b) Độ lớn của gia tốc hướng tâm

Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Một vệ tinh của Việt Nam được phóng lên quỹ đạo, sau khi ổn định vệ tinh chuyển động tròn đều với vận tốc v = 3 km/h ở độ cao 25 000 km so với mặt đất. Bán kính Trái Đất là 6 400 km. Tính chu kì, tần số của vệ tinh? (Chọn đáp án gần đúng nhất)

A. T = 2700 ngày, f = 3,22.10^-9Hz 

B. T = 2745 ngày, f = 4,22.10^-9Hz

C. T = 2795 ngày, f = 3,22.10^-9Hz

D. T = 2825 ngày, f = 4,22.10^-9Hz

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là B

Vận tốc của vệ tinh v = 3km/h = 5/6 m/s

Bán kính quỹ đạo của vệ tinh là: r = R + h = 6400 + 25000 = 31400km = 31400000m

Tốc độ góc: $\omega =\frac{v}{r}=\frac{{\displaystyle \frac{5}{6}}}{31400000}\approx 2,65.{10}^{-8}rad/s$

Chu kì quay: $T=\frac{2\mathrm{\pi }}{\omega }=\frac{2\mathrm{\pi }}{2,65.{10}^{-8}}\approx 237101332s=2744,2$ ngày

Tần số: $f=\frac{1}{T}\approx 4,22.{10}^{-9}Hz$ 

Ví dụ 2: Trong 1 máy gia tốc electron chuyển động trên quỹ đạo tròn có r = 1,2 m. Thời gian electron quay hết 5 vòng là 6.10^-7s. Hãy tính gia tốc hướng tâm của e?

A. a_ht = 3,3.10¹⁴ m/s²

B. a_ht = 4,3.10¹⁴ m/s²

C. a_ht = 3,3.10¹⁵ m/s²

D. a_ht = 4,3.10¹⁵m/s²

 

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là C

Chu kì chuyển động của electron là: $T=\frac{t}{N}=\frac{6.{10}^{-7}}{5}=1,2.{10}^{-7}s$

Tốc độ góc của electron là: $\omega =\frac{2\mathrm{\pi }}{T}=\frac{2\mathrm{\pi }}{1,2.{10}^{-7}}=\frac{5\mathrm{\pi }}{3}.{10}^{7}rad/s$

Tốc độ dài và gia tốc hướng tâm của vật lần lượt là:

$$\begin{gathered} v=r.\omega =1,2.\frac{5\mathrm{\pi }}{3}.{10}^7=2\mathrm{\pi }.{10}^7\mathrm{m}/\mathrm{s} \\ {\mathrm{a}}_{\mathrm{ht}}=\frac{{\mathrm{v}}^2}{\mathrm{r}}=\frac{{(2\mathrm{\pi }.{10}^7)}^2}{1,2}\approx 3,33.{10}^{15}\mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2 \end{gathered}$$

Bài tập bổ sung

Bài 1: Một đĩa đồng chất có dạng hình tròn có R = 40 cm đang quay tròn đều quanh trục của nó. Biết thời gian quay hết 1 vòng là 3 s. Tính tốc độ dài, tốc độ góc của điểm A nằm trên vành đĩa? (Chọn đáp án gần đúng nhất).

A. ω = 2,1 rad/s và v = 1 m/s.

B. ω = 2,1 rad/s và v = 0,84 m/s.

C. ω = 2,5 rad/s và v = 1 m/s.

D. ω = 2,5 rad/s và v = 0,84 m/s.

Bài 2: Một điểm nằm trên vành ngoài của lốp xe máy cách trục bánh xe 20 cm. Số vòng bánh xe quay để số chỉ trên đồng hồ tốc độ của xe sẽ nhảy 1 số ứng với 1 km. Hỏi bánh xe quay bao nhiêu vòng thì số chỉ trên đồng hồ tốc độ ứng với 1 km? (Chọn đáp án gần đúng nhất).

A. 695 vòng.

B. 735 vòng.

C. 795 vòng.

D. 835 vòng.

Bài 3: Một bánh xe đạp có đường kính 25 cm, khi chuyển động có vận tốc góc là 12 rad/s. Vận tốc dài của một điểm trên vành bánh xe là bao nhiêu?

A. 1,5 m/s.

B. 1,8 m/s.

C. 2 m/s.

D. 2,2 m/s.

Bài 4: Một vệ tinh quay quanh Trái Đất tại độ cao 100 km so với mặt đất. Ở độ cao đó g = 9,1m/s². Hỏi tốc độ dài của vệ tinh là bao nhiêu? Biết bán kính Trái Đất là 6400 km?

A. 6691 m/s.

B. 7291 m/s.

C. 7691 m/s.

D.7891 m/s.

Bài 5: Tốc độ dài của một chất điểm của một chuyển động tròn đều sẽ thay đổi như thế nào nếu đồng thời tăng tần số và bán kính quỹ đạo lên 3 lần?

A. Tăng 4 lần.

B. Giảm 4 lần.

C. Tăng 9 lần.

D. Giảm 9 lần.

Bài 6: Một đĩa tròn bán kính r = 30 cm quay đều với chu kì T = 0,4 s. Tốc độ dài của một điểm trên vành đĩa là bao nhiêu? (Chọn đáp án gần đúng nhất).

A. 3,7 m/s.

B. 4,1 m/s.

C. 4,7 m/s.

D. 5,1 m/s.

Bài 7: Một bánh xe có đường kính 120 cm lăn đều với vận tốc 15 m/s. Gia tốc hướng tâm của một điểm cách vành bánh xe 1/4 bán kính bánh xe là:

A. 200m/s² .

B. 300m/s².

C. 400m/s² .

D. 500m/s².

Bài 8: Một điểm nằm ngoài cùng cánh quạt có chiều dài 30 cm chuyển động tròn đều với chu kỳ quay là 0,2 s. Xác định tốc độ dài và tốc độ góc của điểm đó?

Bài 9: Một chất điểm chuyển động tròn đều trong một phút quay được 300 vòng. Xác định tốc độ dài, tốc độ góc và độ lớn gia tốc hướng tâm của chất điểm biết bán kính quỹ đạo tròn là 40 cm?

Bài 10: Xác định chu kỳ quay, tốc độ góc, gia tốc hướng tâm của một chất điểm chuyển động tròn đều với tốc độ 64,8 km/h trên quĩ đạo có bán kính 30 cm.

Các bài Lý thuyết Vật Lí lớp 10 đầy đủ, chi tiết khác:

• Lý thuyết Chuyển động cơ
• Lý thuyết Chuyển động thẳng đều
• Lý thuyết Chuyển động thẳng biến đổi đều
• Lý thuyết Sự rơi tự do
• Lý thuyết Tính tương đối của chuyển động. Công thức cộng vận tốc
• Lý thuyết Sai số của phép đo các đại lượng vật lí
• Lý thuyết tổng hợp chương Động học chất điểm

Lời giải bài tập lớp 10 sách mới:

• Giải bài tập Lớp 10 Kết nối tri thức
• Giải bài tập Lớp 10 Chân trời sáng tạo
• Giải bài tập Lớp 10 Cánh diều

---

---

---