Lý thuyết Vật Lí 10 Chân trời sáng tạo Bài 20: Động học của chuyển động tròn

---

Haylamdo biên soạn và sưu tầm tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 20: Động học của chuyển động tròn sách Chân trời sáng tạo hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Vật Lí 10.

Lý thuyết Vật Lí 10 Chân trời sáng tạo Bài 20: Động học của chuyển động tròn

1. Định nghĩa Radian. Số đo cung tròn theo góc

Định nghĩa radian

- Vẽ một đường tròn có bán kính R. Tiếp theo, vẽ một cung tròn có chiều dài bằng R. Khi đó, góc ở tâm chắn cung này có số đo bằng 1 radian (viết tắt: rad)

- 1 rad là số đo góc ở tâm một đường tròn chắn cung có độ dài bằng bán kính đường tròn đó.

1rad = $\frac{{180}^0}{\pi }=\frac{{180}^0}{3,\mathrm{1416...}}\approx 57,{2958}^0$

Và $1^0=\frac{\pi }{{180}^0}=\frac{3,1416}{{180}^0}$= 0,0174 rad

- Các hệ thức chuyển đổi đơn vị từ độ sang radian và từ radian sang độ:

${\alpha }_{\left(radian\right)}={\alpha }_{\left(do\right)}.\frac{\pi }{{180}^0}$ hoặc ${\alpha }_{do}={\alpha }_{\left(radian\right)}.\frac{{180}^0}{\pi }$

Mối liên hệ giữa cung tròn và góc

Khi góc chắn cung có số đo là α (radian) thì chiều dài cung tròn sẽ bằng

s = α_(radian).R

2. Tốc độ trong chuyển động tròn

Chuyển động tròn

Định nghĩa:Một chất điểm M chuyển động tròn khi có quỹ đạo là đường tròn.

Ví dụ: Chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời là chuyển động tròn.

Tốc độ góc trong chuyển động tròn

Để đánh giá mức độ nhanh chậm của một chuyển động tròn, người ta dựa vào tốc độ góc.

Tốc độ góc trong chuyển động tròn có giá trị bằng góc quay được bởi bán kính trong một đơn vị thời gian:

$\omega =\frac{\Delta \alpha }{\Delta t}$

Trong đó:

+ ∆α là độ dịch chuyển góc (hay góc quét bởi bán kính R sau khoảng thời gian ∆t), có đơn vị rad.

+ ∆t là thời gian, có đơn vị s.

+ ω là tốc độ góc, có đơn vị rad/s.

- Khi ω là hằng số thì trong các khoảng thời gian bằng nhau, góc quay được cũng bằng nhau. Chuyển động tròn này là chuyển động tròn đều.

Ví dụ: Chuyển động của đầu mũi kim đồng hồ là chuyển động tròn đều.

Lưu ý: Khi cánh quạt bắt đầu quay, chuyển động quay của cánh quạt là không đều.

Vận dụng tốc độ góc

Ví dụ: Xác định tốc độ góc của kim giây trên đồng hồ. Kim giây trên đồng hồ quay một vòng trong thời gian 60 giây.

$\omega =\frac{2\pi }{60}\approx$0,1047 rad/s

Vận tốc trong chuyển động tròn.

- Tốc độ của một chất điểm chuyển động tròn được tính bằng quãng đường mà chất điểm di chuyển được trong một đơn vị thời gian:

v = $\frac{s}{\Delta t}=\omega .R$

Trong đó, R là bán kính của chuyển động tròn.

Khi ω tính theo đơn vị rad/s và ∆t tính theo s thì v tính theo đơn vị m/s.

- Chuyển động tròn là đều nếu tốc độ có độ lớn không đổi.

- Vận tốc của một chuyển động tròn đều có:

+ Phương: tiếp tuyến với quỹ đạo (đường tròn).

+ Chiều: theo chiều chuyển động

+ Độ lớn: không đổi, bằng: v = ω.R

Ví dụ: Khi quay vô lăng đều, các điểm nằm trên đó chuyển động tròn đều, có vận tốc được mô tả như hình sau:

3. Gia tốc hướng tâm của chuyển động tròn đều

Gia tốc hướng tâm

- Chuyển động tròn đều có gia tốc (do vận tốc có độ lớn không đổi nhưng phương thay đổi liên tục). Gia tốc của chuyển động tròn đều có đặc điểm:

+ Phương: trùng với bán kính

+ Chiều: hướng về tâm của vòng tròn quỹ đạo (nên có tên là gia tốc hướng tâm);

+ Độ lớn: không đổi và bằng:

$a_{ht}=\frac{v^2}{R}={\omega }^2.R$

Trong đó:

- ω là tốc độ góc, có đơn vị rad/s

- R là bán kính quỹ đạo, có đơn vị m/s

- a_ht là gia tốc hướng tâm, có đơn vị m/s²

Vận dụng gia tốc hướng tâm.

Ví dụ:Kim giây của một chiếc đồng hồ dài 10 cm, tính gia tốc hướng tâm của nó khi nó chuyển động đều.

Ta áp dụng công thức: $a_{ht}={\omega }^2.R={\left(\frac{2\pi }{60}\right)}^2.0,1\approx 0,0011$ (m/s²)