Ví dụ về tính tương đối của quỹ đạo

Câu hỏi: Ví dụ về thuyết tương đối quỹ đạo

Câu trả lời:

Ví dụ: Trong chuyển động của van xe đạp

Đối với người đi bên đường: van xe đạp chuyển động theo quỹ đạo cong.

Đối với người đi xe van sẽ chuyển động theo quỹ đạo tròn.

Cùng trường ĐH KD & CN Hà Nội tìm hiểu thêm về chuyển động nhé!

I. Tính tương đối của chuyển động

1. Thuyết tương đối quỹ đạo

Hình dạng của quỹ đạo chuyển động trong các hệ quy chiếu khác nhau là khác nhau – quỹ đạo là tương đối tính.

2. Thuyết tương đối vận tốc

Vận tốc của một vật chuyển động là khác nhau đối với các hệ quy chiếu khác nhau. Vận tốc là tương đối.

II. Công thức tính tốc độ

1. Hệ quy chiếu đứng yên và hệ quy chiếu chuyển động

Hệ quy chiếu (xOy) gắn với bờ được coi như hệ quy chiếu đứng yên.

Hệ quy chiếu (x′Oy ′) gắn với vật trôi theo dòng nước là hệ quy chiếu chuyển động.

2. Công thức cộng vận tốc

a) Trong trường hợp các vận tốc cùng hướng

Trong đó: số 1 tương ứng với vật chuyển động; số 2 ứng với hệ quy chiếu chuyển động; Số 3 tương ứng với một hệ quy chiếu đứng yên.

b) Trường hợp vận tốc tương đối cùng phương, ngược chiều với vận tốc cản

Công thức để thêm tốc độ:

III. Tập thể dục

Câu hỏi 1: Vật nào sau đây là chuyển động tròn đều?

A. chuyển động của con lắc đồng hồ.

B. chuyển động của xích xe đạp.

C. chuyển động của đầu van xe đạp so với người ngồi, xe chạy êm.

D. chuyển động của đầu van xe đạp so với mặt đường, xe chạy êm.

Dung dịch:

Chọn đáp án C.

Câu 2: Câu nào là đúng?

A. Tốc độ của chuyển động tròn đều phụ thuộc bán kính quỹ đạo.

B. Tốc độ của chuyển động tròn đều phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

C. Cho v và w, gia tốc hướng tâm phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

D. Cả ba đại lượng trên không phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

Dung dịch:

Chọn đáp án C.

Chỉ ra câu sai.

Câu 3: Chuyển động tròn đều có các đặc điểm sau:

A. Quỹ đạo là một đường tròn;

B. Vectơ vận tốc không đổi;

C. Tốc độ góc không đổi;

D. vectơ gia tốc luôn hướng vào tâm.

Dung dịch:

Chọn đáp án B.

Giải thích: Trong chuyển động tròn đều, vectơ vận tốc có độ lớn không đổi nhưng luôn thay đổi về phương và chiều.

Câu 4: Một cánh quạt quay với tần số 400 vòng / phút. Chân vịt dài 0,8 m. Tính tốc độ góc và pháp tuyến của một điểm ở đầu cánh quạt.

Dung dịch:

Đổi: ? = 400 vòng / phút = 400,2? / 60 = 40? / 3 (rad / s).

Tốc độ dài của điểm ở đầu cánh quạt là: v = r. ? = 0,8. 40? / 3 = 32? / 3 (m / s).

Tốc độ góc của điểm ở đầu cánh quạt là: ? = 40? / 3 (rad / s) (vì mọi chất điểm chuyển động tròn đều có cùng tốc độ góc).

Câu hỏi 5: Bánh xe đạp có đường kính 0,66 m. Xe đạp đang chuyển động thẳng đều với vận tốc 12 km / h. Tính tốc độ thẳng và tốc độ góc của một điểm trên vành đối với người ngồi trên xe.

Dung dịch:

Tốc độ thẳng của một điểm trên vành bánh xe so với người ngồi trên xe là:

v = 12 km / h = 103 (m / s).

Tốc độ góc của chất điểm đó là: v = r. ? ⇒ ? = ? / ? = ≈5 (rad / s).

Câu hỏi 6: Một đồng hồ treo tường có kim phút dài 10 cm và kim giờ dài 8 cm. Giả sử rằng các kim quay đều. Tính độ dài và tốc độ góc của đầu hai kim.

Dung dịch:

Đối với kim phút:

Chu kỳ quay của kim phút là: T1 = 60 phút = 3600 (s).

Tốc độ góc của kim phút là: ?1 = 2? / ?1 = 2? / 3600 = ? / 1800 (rad / s).

Tốc độ dài của kim phút là: v1 = r1. ?1 = 10.10-2.? / 1800 = ? / 18000 (m / s).

Tương tự cho kim giờ:

Chu kỳ của kim giờ là: T2 = 12 h = 43 200 (s).

Tốc độ góc của kim giờ là: ?2 = 2? / ?12 = 2? / 43200 = ? / 21600 (rad / s).

Tốc độ của kim giờ là: v2 = r2. ?2 = 8.10-2.? / 21600 = ? / 27000 (m / s).

Câu hỏi 7: Một điểm trên vành ngoài của lốp xe máy cách tâm bánh xe 30 cm. Xe chuyển động trên đường thẳng. Bánh xe đi được bao nhiêu vòng thì số trên đồng hồ tốc độ tương ứng với 1 km.

Dung dịch:

Chu vi bánh xe là: ? = 2?.? = 2?30.10−2 = 0,6?≈1.885 (m)

Số vòng quay cần thiết để quay bánh xe để đồng hồ tốc độ chỉ 1 km là:

? = ? / ? = 1000 / 1.885 = 531 (vòng).

Đăng bởi: Trường ĐH KD & CN Hà Nội

Chuyên mục: Lớp 10, Vật lý 10