Câu C1 trang 99 SGK Vật lý 10 Nâng Cao

Trong thí nghiệm ở Hình 22.3 \(\overrightarrow {{F_{ht}}} \) có do một vật cụ thể nào tác dụng vào A theo chiều AO không ?

Giải 

Trong Hình 22.3, \(\overrightarrow {{F_{ht}}} \) không phải do một vật cụ thể nào tác dụng vào A theo chiều AO mà nó hợp của hai lực \(\overrightarrow P \,và\,\overrightarrow Q :\,\overrightarrow {{F_{ht}}}  = \overrightarrow P  + \overrightarrow Q \)

Câu C2 trang 99 SGK Vật Lý 10 Nâng Cao

Lực quán tính li tâm trong Hình 22.5 có thể gây ra hiện tượng gì ?

Giải 

Lực quán tính li tâm trong Hình 22.5 SGK có thể làm vật bị trượt trên mặt bàn ra xa tâm O nếu \({F_q} > {F_M}\).

Câu C3 trang 99 SGK Vật Lý 10 Nâng Cao

Trọng lực \(\overrightarrow P \) có hướng về tâm Trái Đất không ?

Giải :

Nếu tính tới chuyển động tự quay của Trái Đất thì trọng lực \(\overrightarrow P  = \overrightarrow {{F_{ht}}}  + \overrightarrow {{F_q}} \) không hướng về tâm Trái Đất. Tuy nhiên do \({F_q} \le {F_{hd}}\) nên nếu không yêu cầu độ chính xác cao, ta có thể bỏ qua \(\overrightarrow {{F_q}} \) và khi đó \(\overrightarrow P  = \overrightarrow {{F_{hd}}} \) sẽ coi như hướng tâm Trái Đất (như đã biết).

Bài 1 trang 102 SGK Vật Lý 10 Nâng cao

Hãy chọn câu đúng

Các nhà du hành vũ trụ trên con tàu quay quanh Trái Đất ở trong trạng thái mất trọng lượng là do

A. Con tàu ở rất xa Trái Đất nên lực hút của Trái Đất giảm đáng kể.

B. Con tàu ở vào vùng mà lực hút của Trái Đất và lực hút của Mặt Trăng cân bằng nhau.

C. Con tàu đã thoát ra khỏi khí quyển Trái Đất.

D. Các nhà du hành khách và con tàu cùng “rơi” về Trái Đất với gia tốc g nên không còn lực của người đè vào sàn tàu.

Giải :

Chọn D

Bài 2 trang 102 SGK Vật Lý 10 Nâng Cao

Trong thí nghiệm ở Hình 22.3, dây dài 0,5 m. Hãy tính số vòng quay trong 1 s để dây lệch đi góc \(\alpha  = {60^0}\) so với phương thẳng đứng.

Giải 

Xét vật m trong hệ quy chiếu gắn với Trái Đất.

Áp dụng định luật II:

\(\overrightarrow {{F_{ht}}}  = m\overrightarrow {{a_{ht}}}  = \overrightarrow T  + \overrightarrow P \)

\(\eqalign{  & mR{\omega ^2} = mg\tan \alpha   \cr  & l\sin \alpha {\left( {2\pi n} \right)^2} = g{{\sin \alpha } \over {{\rm{cos}}\alpha }}  \cr  & n = {1 \over {2\pi }}\sqrt {{g \over {{\rm{lcos}}\alpha }}}  \approx 1\,(vòng/s) \cr} \)

Bài 3 trang 103 SGK Vật Lý 10 Nâng Cao

Một ô tô khối lượng m = 1200 kg (coi là chất điểm), chuyển động với vận tốc 36 km/h trên chiếc cầu vồng lên coi như cung tròn có bán kính R = 50 (m) (Hình 22.10). Tính áp lực của ô tô vào mặt cầu tại điểm cao nhất.

Nếu cầu võng xuống (các số liệu vẫn giữ như trên) thì áp lực của ô tô vào mặt cầu tại điểm thấp nhất là bao nhiêu ?

So sánh hai đáp số và nhận xét.

Giải 

a) Coi xe là vật chuyển dộng tròn đều trên cung tròn tâm O bán kính R. Lực phát động cân bằng với lực ma sát. Ở vị trí cao nhất \(\overrightarrow P ;\overrightarrow N \) đều thẳng đứng, qua O nên

\(m\overrightarrow {{a_{ht}}}  = \overrightarrow {{F_{ht}}}  = \overrightarrow P  + \overrightarrow N \,(1)\)

Chọn chiều dương hướng tâm thì

\(\eqalign{  & (1)\, =  > {{m{v^2}} \over R} = P - N = mg - N  \cr  &  =  > N = m\left( {g - {{{v^2}} \over R}} \right) = 1200\left( {9,81 - {{{{10}^2}} \over {50}}} \right) \cr&\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;= 9372\,(N) \cr} \)

Theo định luật III: Áp lực của ô tô vào mặt cầu tại điểm cao nhất

\({N'} = N = 9372\,N < mg\)

b) Ở vị trí thấp nhất của cầu võng thì

\(\eqalign{  & {{m{v^2}} \over R} = N - P = N - mg  \cr  & {N'} = N = m(g + {{{v^2}} \over R})\, = 14172\,N > mg \cr} \)

c) Nhận xét : Áp lực ô tô lên cầu vồng nhỏ hơn lên cầu võng.

Vì lí do này (và còn một số lí do khác ) người ta không làm cầu võng.

Bài 4 trang 103 SGK Vật Lý 10 Nâng cao

Trong thí nghiệm ở Hình 22.4 , nếu hệ số ma sát nghỉ giữa vật và mặt bàn là 0,25 và tốc độ góc của bàn là 3 rad/s thì có thể đặt vật ở vùng nào trên mặt bàn để nó không bị trượt đi ?

Giải 

Khi vật không trượt trên mặt bàn quay ta có :

\(\eqalign{  & {F_q} = {F_{msn}} \le {F_M}  \cr  & mR{\omega ^2} \le {\mu _n}.mg  \cr  & R \le {{{\mu _n}g} \over {{\omega ^2}}} = {{0,25.9,81} \over {{3^2}}} \approx 0,273\,(m) \cr} \)

Vậy để vật không trượt, phải đặt vật trong phạm vi hình tròn có tâm là giao điểm của trục quay với bàn, bán kính là 0,273 m.

Giaibaitap.me