Giải SGK bài 1 Chuyển động tròn Chủ đề 5 Vật lí 10 Cánh diều
Bài viết sau đây của HocThatGioi sẽ hướng dẫn bạn những phương pháp và lời giải chi tiết nhất, giúp giải quyết toàn bộ các câu hỏi và bài tập trong bài 1 Chuyển động tròn thuộc Chủ đề 5 . Các câu hỏi này nằm ở các trang 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112 Vật lí 10 Cánh diều. Hy vọng các bạn sẽ nắm chắc và hiểu được toàn bộ bài học sau khi xem bài viết dưới đây.
Giải SGK câu hỏi mở đầu trang 106 Vật lí 10 Cánh diều
Vận dụng kiến thức đã học để áp dụng vào thực tế.
Lực làm vật chuyển động tròn là lực hướng tâm
Sự hiểu biết về chuyển động tròn giữ vai trò quan trọng trong cuộc sống, khoa học và kĩ thuật:
+ Nhờ chuyển động tròn mà con người đã chế tạo ra chiếc đồng hồ, bánh xe, giải thích được một số hiện tượng thiên văn,…
Giải SGK mục 1 trang 106, 107, 108, 109 Vật lí 10 Cánh diều
Dưới đây là các phương pháp giải và đáp án chính xác nhất cho các câu hỏi hoạt động, luyện tập và vận dụng ở mục 1 Mô tả chuyển động tròn ở các trang 106, 107, 108, 109 trong bài 1 Chủ đề 5 SGK Vật lí 10 Cánh diều. Các bạn có thể tham khảo ở ngay bên dưới nhé!
Giải SGK câu hỏi 1 trang 106
Liên hệ thực tế.
Ví dụ:
+ Đồng hồ: chuyển động tròn của kim giờ, kim phút, kim giây là chuyển động tròn
+ Chuyển động tròn của bánh xe máy, xe đạp, xe ô tô
Giải SGK câu hỏi luyện tập 1 trang 107
$1radian = \frac{360^\circ}{2\pi} = \frac{180^\circ}{\pi}$
$1^\circ = \frac{\pi}{180}rad$
$30^\circ = \frac{30 \cdot \pi}{180}rad = \frac{\pi}{6}rad$
$90^\circ = \frac{90 \cdot \pi}{180}rad = \frac{\pi}{2}rad$
$105^\circ = \frac{105 \cdot \pi}{180}rad = \frac{7\pi}{12}rad$
$120^\circ = \frac{120 \cdot \pi}{180}rad = \frac{2\pi}{3}rad$
$270^\circ = \frac{270 \cdot \pi}{180}rad = \frac{3\pi}{2}rad$
Giải SGK câu hỏi luyện tập 2 trang 107
$1radian = \frac{360^\circ}{2\pi} = \frac{180^\circ}{\pi}$
$1^\circ = \frac{\pi}{180}rad$
$0,5rad = 0,5 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 28,6^\circ$
$0,75rad = 0,75 \cdot \frac{180^\circ}{\pi} \approx 43^\circ$
$\pi rad = \pi \cdot \frac{180^\circ}{\pi} = 180^\circ$
Giải SGK câu hỏi luyện tập 3 trang 108
Liên hệ thực tế và vận dụng khả năng quan sát, suy luận.
Ta thấy để đi hết 1 vòng tròn, kim giây mất 60 s, kim phút mất $60 phút = 3600 s$, kim giờ mất $12 h = 43200 s$
$\Rightarrow$ Kim giây có tốc độ chuyển động nhanh nhất và kim giờ có tốc độ chuyển động chậm nhất.
Giải SGK câu hỏi luyện tập 4 trang 108
Liên hệ thực tế và vận dụng khả năng quan sát, suy luận.
+ Tại $12 h$ kim phút chỉ số $12$, đến $3h30ph$ thì kim phút chỉ số $6$, ta thấy kim phút đi được một nửa vòng tròn
+ $1$ vòng tròn $= 360^\circ$ => $1$ nửa vòng tròn $= 180^\circ$
Kim giờ
+ $1$ giờ, kim giờ quay được $1$ góc là $30^\circ$
=> Từ $12h$ đến $3h30ph$ tương ứng là $3,5 h$ thì kim giờ quay được $1$ góc là $3,5 \cdot 30 = 105^\circ$
Giải SGK câu hỏi luyện tập 5 trang 108
Mối liên hệ giữa chu kì, tốc độ góc: $\omega = \frac{2\pi}{T}$
Chu kì của kim giờ là $43200 s$
$\Rightarrow$ Tốc độ góc của kim giờ:
$\omega = \frac{2\pi}{T} = \frac{2\pi}{43200} \approx 1,45.10^{-4}(rad/s)$
Chu kì của kim phút là $3600s$:
$\Rightarrow$ Tốc độ góc của kim giây:
$\omega = \frac{2\pi}{T} = \frac{2\pi}{3600} \approx 1,75.10^{-3}(rad/s)$
Giải SGK câu hỏi 2 trang 108
Do vật chuyển động tròn đều nên tốc độ không thay đổi, hay vật dịch chuyển được các cung tròn có số đo góc bằng nhau sau những khoảng thời gian bằng nhau.
Giải SGK câu hỏi luyện tập 6 trang 108
Mối liên hệ giữa tốc độ, tốc độ góc và bán kính: $v = \omega \cdot r$
Trong đó:
+ $\omega$ là tốc độ góc $(rad/s)$
+ $v$ là tốc độ $(m/s)$
+ $r$ là bán kính $(m)$
Ta có: $\omega = 0,42 rad/s; r = 2,1 m$
Tốc độ của ngựa gỗ là: $v = \omega \cdot r = 0,42 \cdot 2,1 = 0,882(m/s)$
Giải SGK câu hỏi 3 trang 109
7 đơn vị cơ bản trong hệ SI:
+ Quãng đường: m
+ Thời gian: s
+ Nhiệt độ: K
+ Khối lượng: kg
+ Cường độ dòng điện: A
+ Khối lượng chất: mol
+ Cường độ sáng: Cd
Biểu thức (4): $v = \omega \cdot r$
Ta biểu diễn biểu thức (4) sang đơn vị, ta có:
$[\frac{m}{s}] = [\frac{1}{s}] \cdot [m]$
$\Rightarrow$ Biểu thức (4) đúng.
Giải SGK mục 2 trang 109, 110, 111, 112 Vật lí 10 Cánh diều
Dưới đây là các phương pháp giải và đáp án chính xác nhất cho các câu hỏi hoạt động ở mục 2 Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm ở các trang 109, 110, 111, 112 trong bài 1 Chủ đề 5 SGK Vật lí 10 Cánh diều. Các bạn hãy xem ngay lời giải chi tiết bên dưới dưới nhé!
Giải SGK câu hỏi 4 trang 109
Lực gây ra gia tốc của chuyển động tròn đều có hướng vào tâm quỹ đạo tròn và có tên là lực hướng tâm.
Giải SGK câu hỏi luyện tập 7 trang 110
Mối liên hệ giữa tốc độ, tốc độ góc và bán kính: $v = \omega \cdot r$
Ta có: $\left\{\begin{array}{l}v_A=r_A \cdot \omega \\ v_B=r_B \cdot \omega\end{array} \Rightarrow \frac{v_A}{v_B}=\frac{r_A}{r_B}=\frac{0,6}{0,2}=3\right.$
Mà $r_A – r_B =20 cm = 0,2 m$
Từ đó tính được: $r_A = 0,3m; r_B = 0,1m$
Suy ra: $\omega = \frac{v_A}{r_A} = \frac{0,6}{0,3} = 2rad/s$
Giải SGK câu hỏi luyện tập 8 trang 110
Biểu thức định luật II Newton: $F = m.a$
Biểu thức gia tốc hướng tâm: $a_{ht} = \frac{v^2}{r}$
Ta có:
$F_{ht} = m \cdot a_{ht} = m \cdot (\frac{v^2}{r}) = m \cdot r \cdot \omega^2$
$\Rightarrow F_{ht} = \frac{mv^2}{r} = mr\omega^2$
Giải SGK câu hỏi vận dụng 1 trang 110
a) Lực hướng tâm tác dụng lên Trạm không gian.
b) Tốc độ của Trạm không gian trên quỹ đạo.
c) Thời gian quay quanh Trái Đất của Trạm không gian.
d) Số vòng Trạm không gian thực hiện quanh Trái Đất trong một ngày.
– Biểu thức tính lực hướng tâm: $F = m \cdot a$
– Mối liên hệ giữa a,v,R: $a = \frac{v^2}{R} = \frac{v^2}{r+h}$
Trong đó $r$ là khoảng cách từ mặt đất đến tâm Trái Đất, $h$ là độ cao của vật so với mặt đất (nếu vật tại mặt đất thì $h = 0$)
Biểu thức tính chu kì: $T = \frac{2 \cdot \pi \cdot R}{v}$
a) Lực hướng tâm tác dụng lên Trạm không gian là trọng lực của Trạm
$\Rightarrow F_{ht} = P = m \cdot g = 350 \cdot 103 \cdot 8,8 = 3,08.10^6 (N)$
b) Tốc độ của Trạm không gian là:
$\begin{aligned} & g=\frac{v^2}{r+h} \Rightarrow v=\sqrt{g(r+h)}=\sqrt{8,8 .(6400+340) \cdot 10^3} \\ & \approx 7701,43(\mathrm{~m} / \mathrm{s})\end{aligned}$
c) Thời gian quay quanh Trái Đất của Trạm không gian
$T = \frac{2 \cdot \pi \cdot (r+h)}{v} = \frac{2 \cdot \pi \cdot (6400+340) \cdot 10^3}{7701,43} \approx 5499(s)$
d) Đổi $1 ngày = 86400 s$
Số vòng Trạm không gian thực hiện quanh Trái Đất trong một ngày
$n = \frac{t}{T} = \frac{86400}{5499} \approx 16$ (vòng).
Giải SGK câu hỏi 5 trang 110
Vận dụng kiến thức đã học.
Ô tô đang đi theo hướng vuông góc với tờ giấy, trên một mặt đường bằng phẳng và rẽ trái. Đường tác dụng lên ô tô 2 lực. Lực thứ nhất là phản lực vuông góc với mặt đường, lực này cân bằng với trọng lực của ô tô. Vì vậy ô tô không có gia tốc theo phương thẳng đứng. Lực thứ hai là lực ma sát nghỉ của bánh xe với mặt đường. Lực ma sát nghỉ không cân bằng với lực nào và đóng vai trò là lực hướng tâm. Lực ma sát cần có độ lớn thỏa mãn $F =\frac{mv^2}{r}$ để có thể rẽ trái an toàn với tốc v theo quỹ đạo có bán kính r mong muốn.
Giải SGK câu hỏi tìm hiểu thêm trang 111
$N sin \theta + F_{ms} cos \theta = \frac{mv^2}{r}$
Với r là bán kính cung đường, v là tốc độ của xe.
Thảo luận về các yếu tố ảnh hưởng của góc nghiêng của mặt đường tới sự an toàn của xe khi vào khúc đường quanh tròn.
Từ biểu thức $N sin \theta + F_{ms} cos \theta = \frac{mv^2}{r}$, ta có các yếu tố ảnh hưởng đến góc nghiêng của mặt đường tới sự an toàn của xe khi vào khúc đường quanh tròn:
+ Lực ma sát của bánh xe với mặt đường, nếu lực ma sát không đủ lớn thì xe có thể bị văng ra khỏi khúc cua
+ Tốc độ của xe
+ Bán kính của cung đường
Giải SGK câu hỏi vận dụng 2 trang 112
a) Chiếc máy bay đang lượn vòng. Để chuyển hướng, người phi công làm nghiêng cánh máy bay (hình 1.10a).
b) Một viên đá được buộc vào một sợi dây và quay tròn trong mặt phẳng ngang tạo thành hình nón (hình 1.10b)
Phân tích lực.
a) Lực đóng vai trò lực hướng tâm là trọng lực
Điều kiện để đảm bảo an toàn cho chuyển động của máy bay:
+ Tốc độ chuyển động của máy bay
+ Góc nghiêng giữa cánh máy bay với mặt phẳng ngang.
b) Lực đóng vai trò lực hướng tâm là lực căng của sợi dây buộc với vật
Điều kiện để đảm bảo an toàn cho chuyển động của viên đá
+ Tốc độ chuyển động của viên đá
+ Góc nghiêng của dây so với phương thẳng đứng
+ Lực quay của tay
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của HocThatGioi. Bài viết trên đã giải quyết tất cả các câu hỏi hoạt động, luyện tập cùng vận dụng trong bài 1 Chuyển động tròn ở các trang 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112 Chủ đề 5 SGK Vật lí 10 Cánh diều. Hy vọng bài viết sẽ giúp các bạn giải đáp được các thắc mắc của mình trong bài học này. Cảm ơn các bạn đã theo dõi, hẹn gặp lại vào các bài viết tiếp theo nhé.