Lý thuyết kèm bài tập chuyển động tịnh tiến của vật rắn và chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định

Huỳnh Sơn Tháng Một 26, 2022

Chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định là một trong những kiến thức quan trọng trong chương trình Vật lý THPT nói chung và Vật lý 10 nói riêng. Biết được điều đó, hôm nay HocThatGioi sẽ gửi đến các bạn bài viết Lý thuyết kèm bài tập chuyển động tịnh tiến của vật rắn và chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định để bạn đọc có thể nắm vững kiến thức này nhé! Khám phá ngay thôi!

Lý thuyết kèm bài tập chuyển động tịnh tiến của vật rắn và chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định — *Lý thuyết kèm bài tập chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định*

I. Lý thuyết chuyển động tịnh tiến của vật rắn và chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định

1. Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn

1.1 Định nghĩa

Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn là chuyển động trong đó đường thẳng nối hai điểm bất kì của vật luôn luôn song song với chính nó.

Ví dụ:

Chuyển động của ô tô trên đoạn đường thẳng là chuyển động tịnh tiến.
Người ngồi trên chiếc đu quay chuyển động tịnh tiến.
Vật trượt trên mặt phẳng nghiêng là chuyển động tịnh tiến

1.2 Gia tốc của vật chuyển động tịnh tiến

Trong chuyển động tịnh tiến, tất cả các điểm của vật đều chuyển động như nhau. Nghĩa là đều có cùng một gia tốc.

Gia tốc của chuyển động tịnh tiến được xác định bằng định luật II Newton:

Công thức

\overrightarrow{a}=\frac { \overrightarrow{F} }{m}

hay

\overrightarrow{F} = \overrightarrow{a}m

Trong đó:

\overrightarrow{F}= \overrightarrow{F_1}+\overrightarrow{F_1}+...

là hợp lực của các lực tác dụng vào vật. (N)

\overrightarrow{a}

là gia tốc (

m/s^2

)
m là khối lượng của vật (g)

Lưu ý: Đối với vật rắn, ta cũng có thể tổng hợp hoặc phân tích lực tác dụng lên vật rắn.

2. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định

2.1 Đặc điểm của chuyển động quay. Tốc độ góc

Đại lượng đặc trưng cho chuyển động quay của vật rắn là vận tốc góc $\omega$ (góc mà vật quay được trong một đơn vị thời gian).

Khi vật rắn quay quanh một trục cố định, thì mọi điểm của vật đều quay cùng với một tốc độ góc $\omega$ trong cùng một khoảng thời gian t.

Vật quay đều thì $\omega$ = const (hằng số).
Vật quay nhanh dần thì $\omega$ tăng dần.
Vật quay chậm dần thì $\omega$ giảm dần.

2.2 Tác dụng của momen lực đối với một vật quay quanh một trục

Momen lực tác dụng vào một vật quay quanh một trục cố định làm thay đổi tốc độ góc của vật.

2.3 Mức quán tính trong chuyển động quay

Trong chuyển động quay quanh một trục, mọi vật cũng có mức quán tính giống như trong chuyển động tịnh tiến. Khi tác dụng cùng một momen lực lên các vật khác nhau, tốc độ góc của vật nào tăng chậm hơn thì vật đó có mức quán tính lớn hơn và ngược lại.
Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc vào khối lượng của vật và vào sự phân bố khối lượng đó đối với trục quay. Khối lượng của vật càng lớn và được phân bố càng xa trục quay thì momen quán tính càng lớn và ngược lại.

=> Xem thêm Lý thuyết kèm bài tập các dạng cân bằng và cân bằng của một vật có mặt chân đế đầy đủ chi tiết nhất

II. Bài tập SGK chuyển động tịnh tiến của vật rắn và chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định

Bài 1 trang 114

Thế nào là chuyển động tịnh tiến? Cho một ví dụ về chuyển động tịnh tiến thẳng và một ví dụ về chuyển động tịnh tiến cong.

Hướng dẫn giải:
Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn là chuyển động trong đó đường thẳng nối hai điểm bất kì của vật luôn luôn song song với nó.
Ví dụ:
1. Chuyển động tịnh tiến thẳng: Chuyển động của toa tàu trên đoạn đường ray thẳng; ví dụ chuyển động của ngăn kéo hộc bàn.
2. Chuyển động tịnh tiến cong: Chuyển động của cạnh thẳng đứng của cánh cửa đang quay.

Bài 2 trang 114

Có thể áp dụng định luật II Niu – tơn cho chuyển động tịnh tiến được không? Tại sao?

Hướng dẫn giải:
Có thể áp dụng định luật II Niu – tơn cho chuyển động tịnh tiến. Vì tất cả các điểm của vật đều chuyển động như nhau, đều có cùng một gia tốc.

Bài 3 trang 114

Momen lực có tác dụng như thế nào đối với một vật quay quanh một trục cố định?

Hướng dẫn giải:
Khi vật rắn quay quanh trục, mọi điểm của vật đều có cùng tốc độ góc ω momen lực tác dụng vào vật quay quanh một trục cố định làm thay đổi tốc độ góc của vật.

Bài 4 trang 114

Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc những yếu tố nào?

Hướng dẫn giải:
Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc vào khối lượng của vật và vào sự phân bố khối lượng đó đối với trục quay.

Bài 5 trang 114

Một vật có khối lượng m = 40 kg bắt đầu trượt trên sàn nhà dưới tác dụng của một lực nằm ngang F = 200 N. Hệ số ma sát trượt giữa vật và sàn là

\mu _t=0,25

. Hãy tính:
a) Gia tốc của vật;
b) Vận tốc của vật ở cuối giây thứ ba;
c) Đoạn đường mà vật đi được trong 3 giây đầu. Lấy g = 10

m/s^2.

Hướng dẫn giải:

Lý thuyết kèm bài tập chuyển động tịnh tiến của vật rắn và chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định 4

Bài 6 trang 115

Một vật có khối lượng m = 4,0 kg chuyển động trên mặt sàn nằm ngang dưới tác dụng của một lực F hợp với hướng chuyển động một góc

\alpha = 30

(độ). Hệ số ma sát trượt giữa vật và sàn là

\mu _t=0,3

. Tính độ lớn của lực để:
a) Vật chuyển động với gia tốc bằng 1,25

m/s^2

b) Vật chuyển động thẳng đều. Lấy g = 10

m/s^2

Hướng dẫn giải:

Lý thuyết kèm bài tập chuyển động tịnh tiến của vật rắn và chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định 5

Bài 7 trang 115

Một xe ca có khối lượng 1250 kg được dùng để kéo một xe móc có khối lượng 325 kg. Cả hai xe cùng chuyển động với gia tốc 2,15

m/s^2

. Bỏ qua chuyển động quay của các bánh xe. Hãy xác định:
a) Hợp lực tác dụng lên xe ca;
b) Hợp lực tác dụng lên xe móc.

Hướng dẫn giải:

Lý thuyết kèm bài tập chuyển động tịnh tiến của vật rắn và chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định 6

Bài 8 trang 115

Một vật đang quay quanh một trục với tốc độ góc

\omega

= 6,28 rad/s . Nếu bỗng nhiên momen lực tác dụng lên nó đột nhiên mất đi thì

a. Vật dừng lại ngay.
b. Vật đổi chiều quay.
c. Vật quay đều với tốc độ góc $\omega$ = 6,28 rad/s.
d. Vật quay chậm dần rồi dừng lại.

Bài 9 trang 115

Đối với vật quay quanh một trục cố định, câu nào sau đây là đúng?

a. Nếu không chịu momen lực tác dụng thì vật phải đứng yên.
b. Khi không còn momen lực tác dụng thì vật đang quay sẽ lập tức dừng lại.
c. Vật quay được là nhờ có momen lực tác dụng lên nó.
d. Khi thấy tốc độ góc của vật quay đổi thì chắc chắn là nó đã có momen lực tác dụng lên vật.

Bài 10 trang 115

Mức quán tính của một vật quay quanh một trục không phụ thuộc vào

a. Khối lượng của vật.
b. Hình dạng và kích thước của vật.
c. Tốc độ góc của vật.
d. Vị trí của trục quay.

Như vậy, bài viết về Lý thuyết kèm bài tập chuyển động tịnh tiến của vật rắn và chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định của HocThatGioi đến đây đã hết. Qua bài viết, hy vọng sẽ giúp các bạn tiếp thu được các kiến thức bổ ích. Đừng quên Like và Share để HocThatGioi ngày càng phát triển. Cảm ơn các bạn đã theo dõi hết bài viết