Khí vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái đất lực hướng tâm thực chất là

Điều nào sau đây là sai khi nói về chất lỏng [Vật lý - Lớp 10]

2 trả lời

Tìm khoảng vân của mỗi bức xạ [Vật lý - Lớp 12]

1 trả lời

Cho AB hình mũi tên [Vật lý - Lớp 9]

1 trả lời

Khi nào có công cơ học [Vật lý - Lớp 8]

3 trả lời

Câu 3. Chọn phát biểu sai:

A. Vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất do lực hấp dẫn đóng vai trò lực hướng tâm.

B. Xe chuyển động vào một đoạn đường cong lực đóng vai trò hướng tâm luôn là lực ma sát.

C. Xe chuyển động đều trên đỉnh một cầu hình vòng cung, hợp lực của trọng lực và phản lực vuông góc đóng vai trò lực hướng tâm.

D. Vật nằm yên đối với mặt bàn nằm ngang đang quay đều quanh trục thẳng đứng thì lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực hướng tâm.

Câu 4. Chọn câu sai

A. Vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn quanh Trái Đất là do vệ tinh chịu 2 lực cân bằng

B. Hợp lực của các lực tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm.

C. Vật chịu tác dụng của 2 lực cân bằng thì chuyển động thẳng đều nếu vật đang chuyển động

D. Một vật chuyển động thẳng đều vì các lực tác dụng lên vật cân bằng nhau

Câu 8. Chọn câu sai

A. Khi ô-tô qua khúc quanh thì hợp lực tác dụng có thành phần hướng tâm

B. Lực nén của ô-tô khi qua cầu phẳng luôn cùng hướng với trọng lực

C. Khi xe chạy qua cầu cong thì luôn có lực nén lên mặt cầu

D. Lực hướng tâm giúp cho ô-tô qua khúc quanh an toàn

Giang [Tổng hợp]

Đề bài

Một vệ tinh nhân tạo bay quanh Trái Đất ở độ cao h bằng bán kính R của Trái Đất. Cho R = 6 400km và lấy g = 10m/s2. Hãy tính tốc độ và chu kì quay của vệ tinh.

Video hướng dẫn giải

Phương pháp giải - Xem chi tiết

- Hệ thức của định luật vạn vật hấp dẫn: \[{F_{hd}} = G{{{m_1}{m_2}} \over {{r^2}}}\]

trong đó: m1, m2 là khối lượng của hai chất điểm, r là khoảng cách giữa chúng, G là hằng số hấp dẫn.

- Công thức của lực hướng tâm: \[{F_{ht}} = {{m{v^2}} \over R} = m{\omega ^2}r\]

- Công thức của chuyển động tròn đều: \[v = \omega r;T = {{2\pi } \over \omega }\]

Lời giải chi tiết

Khối lượng của Trái Đất và vệ tinh lần lượt là M và m.

Bán kính của Trái Đất là R = 6400km. Vệ tinh nhân tạo bay quanh Trái Đất ở độ cao h = R => bán kính quỹ đạo tròn của vệ tinh từ vệ tinh đến tâm Trái Đất là: R + h = R + R = 2R.

Khi vệ tinh chuyển động tròn đều quanh Trái Đất, lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vệ tinh đóng vai trò là lực hướng tâm.

Ta có: \[{F_{hd}} = {F_{ht}} \Leftrightarrow G{{mM} \over {{{[R + h]}^2}}} = {{m{v^2}} \over {R + h}}\]\[ \Rightarrow v = \sqrt {{{mM} \over {R + h}}}  \Rightarrow v = \sqrt {{{GM} \over {2R}}} \] [1]

Mặt khác, tại mặt đất: \[g = {{GM} \over {{[R]^2}}} \Leftrightarrow g{R^2} = GM\] [2]

Từ [1] và [2]\[ \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{g{R^2}}}{{2R}}}  = \sqrt {\frac{{gR}}{2}}  = \sqrt {\frac{{{{10.6400.10}^3}}}{2}}  \approx 5656,85[m/s]\]

Công thức liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc:

\[\eqalign{ & v = \omega \left[ {R + h} \right] \Rightarrow \omega = {v \over {R + h}}\cr& \Rightarrow T = {{2\pi } \over \omega } = {{2\pi } \over {{v \over {R + h}}}} = {{2\pi \left[ {R + h} \right]} \over v} = {{4\pi R} \over v} \cr

& \Rightarrow T = {{{{4.3,14.6400.10}^3}} \over {5656,85}} = 14210s \cr} \]

Loigiaihay.com

I - LỰC HƯỚNG TÂM

1. Định nghĩa

Lực [hay hợp lực của các lực] tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm.

Lực hướng tâm không phải là lực mới không có tính chất riêng như các lực ở trên

2. Biểu thức lực hướng tâm

\[{F_{ht}} = m{a_{ht}} = \frac{{m{v^2}}}{r} = m.{\omega ^2}r\]

Trong đó:

     + Fht: là lực hướng tâm [N]

     + aht: là gia tốc hướng tâm [m/s2]

     + m: là khối lượng của vật [kg]

     + r : là bán kính quỹ đạo tròn [m]

     + v:  là tốc độ dài của vật chuyển động tròn đều [m/s]

     + \[\omega \]: là tốc độ góc của vật chuyển động tròn đều [rad/s]

3. Ví dụ

+ Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò lực hướng tâm, giữ cho vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh Trái Đất.

+ Lực căng của dây đã giữa cho vật chuyển động tròn đều => lực căng đóng vai trò lực hướng tâm.

+ Đặt một vật trên bàn quay, lực ma sát nghĩ đóng vai trò lực hướng tâm giữ cho vật chuyển động tròn.

+ Đường ôtô và đường sắt ở những đoạn cong phải làm nghiên về phía tâm cong để hợp lực giữa trọng lực và phản lực của mặt đường tạo ra lực hướng tâm giữ cho xe, tàu chuyển động dễ dàng trên quỹ đạo.

II - LỰC QUÁN TÍNH LI TÂM

Trong HQC gắn với người ngồi trên xe chuyển động, ta thấy rằng đây là hệ quy chiếu có gia tốc hướng tâm nên sẽ xuất hiện một lực quán tính có độ lớn bằng lực hướng tâm nhưng ngược hướng, lực quán tính này sinh ra gia tốc \[ - {\overrightarrow a _{ht}}\] làm cho vật chuyển động rời khỏi tâm quay nên được gọi là lực quán tính li tâm

Chuyển động ly tâm: Khi lực hướng tâm không đủ lớn để giữ cho vật chuyển động tròn đều trên quỹ đạo, vật sẽ bị văng ra khỏi quỹ đạo chuyển động tròn, chuyển động đó được gọi là chuyển động li tâm [rời tâm]

Sơ đồ tư duy về lực hướng tâm