Lực hướng tâm là gì?

Lực hướng tâm là lực hay hợp lực của các lực, tác động lên một vật chuyển động tròn đều, điều đó tạo cho vật gia tốc hướng tâm.

→ Đơn vị của lực hướng tâm

Lực hướng tâm cũng giống các lực khác với đơn vị là N

→ Đặc điểm của lực hướng tâm

Bản chất thật sự của lực hướng tâm không phải là một loại lực mới; mà nó là hợp lực của các lực đã tác dụng vào vật, đồng thời giữ cho vật chuyển động tròn đều; gây ra một gia tốc hướng tâm cho vật đó.Lực hướng tâm có chiều hướng vào tâm quay và có phương của bán kính quỹ đạo, với điểm đặt tại vật.Ví dụ: Hợp lực của lực căng dây cùng trọng lực có vai trò lực hướng tâm. Lực này có chiều hướng vào tâm quay O và có phương bán kính.

→ Ví dụ lực hướng tâm

Lực hấp dẫn giữa vệ tinh nhân tạo với Trái Đất đóng vai trò là lực hướng, giúp cho vệ tinh nhân tạo có thể chuyển động tròn đều xung quanh Trái Đất.Khi đặt một vật trên bàn quay, lực ma sát tĩnh đóng vai trò là lực hướng tâm để giữ cho vật chuyển động tròn đều.Đường cao tốc và đường sắt trong khúc cua phải nghiêng về tâm khúc cua để kết hợp lực giữa trọng lực và phản lực của đường tạo thành lực hướng tâm giữ cho xe và tàu di chuyển dễ dàng trên đường ray.

Công thức lực hướng tâm

Fht = m.aht = m.v² /r = m.w².rTrong đó:

Bài tập lực hướng tâm có lời giải

Dạng 1: Tính lực hướng tâm

Áp dụng công thức ở chuyển động tròn đều:Ví dụ 1: Xe đạp của một vận động viên đang chuyển động thẳng đều với vận tốc v = 36km / h. Giả sử bán kính của lốp là 40 cm. Tính vận tốc góc với gia tốc hướng tâm ở một điểm trên lốp.Vận tốc của xe đạp cũng là tốc độ dài của một điểm ở trên lốp xe: v = 36km/h = 10m/sTốc độ góc: ω=vr=10/0,4=25rad/sGia tốc hướng tâm tại một điểm của lốp bánh xe là: aht=v2r=250m/s2

Dạng 2: Tính áp lực của vật ở điểm cao nhất của vòng cầu

Cụ thể với bài toán tính áp lực vật tại điểm cao nhất của vòng cầu thì:Cầu vồng lên:Cầu vồng xuống (cầu lõm):Ví dụ 2: Một ô tô có khối lượng 2,5 tấn đang chạy qua cầu vượt với vận tốc không đổi là 54 km / h. Cầu vượt là cung tròn bán kính 100m. Tính áp suất của ô tô lên cầu tại điểm cao nhất của cầu. Lấy g = 9,8 m / s2.Hướng dẫn giảiTa có:Khi ô tô lên đến điểm cao nhất, một phần của trọng lực đóng vai trò là lực hướng tâm.Chọn chiều dương hướng vào tâm.Dựa vào định luật II Newton ta có:

Dạng 3: Tính độ biến dạng của lò xo khi vật chuyển động tròn quanh 1 điểm cố định

Lực hướng tâm đóng vai trò là một lực đàn hồi. Áp dụng công thức: Fđh = Fht hoặc Fms = FhtBài tập vận dụng:Bài tập 1: Vật có khối lượng 100g gắn với đầu lò xo có chiều dài tự nhiên l = 20cm; k = 20 N/m. Cho hệ lò xo và vật quay đều trên một mặt phẳng n...