Một vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng 0,50 kg, được buộc vào đầu một dây có

Giải Vật Lí lớp 10 Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm

Haylamdo biên soạn và sưu tầm lời giải Bài 3 trang 134 Vật Lí 10 trong Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm, lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh biết cách làm bài tập Vật Lí 10.

Bài 3 trang 134 Vật Lí 10:

Một vật nặng có kích thước nhỏ, có khối lượng 0,50 kg, được buộc vào đầu một dây có chiều dài 1,5 m. Vật chuyển động đều trên đường tròn nằm ngang (Hình 21P.2). Cho biết dây chỉ chịu được lực căng tối đa bằng 50 N. Hãy tính tốc độ quay lớn nhất của vật để dây không bị đứt.

Lời giải:

Gọi góc hợp bởi phương của sợi dây và phương thẳng đứng là α

Hình chiếu của lực căng dây xuống mặt phẳng quỹ đạo đóng vai trò lực hướng tâm.

Độ lớn lực hướng tâm: $F_{ht}=T.\sin \alpha \Rightarrow T=\frac{F_{ht}}{\sin \alpha }$

Mặt khác: $F_{ht}=m{\omega }^{2}R=\frac{m{v}^2}{R}=\frac{m{v}^2}{l.\sin \alpha }$

Từ hai biểu thức trên: $T=\frac{m{v}^2}{l.{\sin }^2\alpha }\Rightarrow v=\sqrt{\frac{T.l.{\sin }^2\alpha }{m}}$

Tốc độ quay lớn nhất để dây không bị đứt khi T = 50 N

Từ đó: $v=\sqrt{\frac{T.l.{\sin }^2\alpha }{m}}=\sqrt{\frac{50.1,5}{0,5}}.\sin \alpha =12,24.\sin \alpha \left(m/s\right)$

Khi $\sin \alpha =1\Rightarrow v=12,24m/s$