Giải bài tập sgk lý nâng cao Bài 2: Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định


Nội dung bài giảng

Trả lời Câu hỏi (trang 133)
Câu 1 (trang 13 sgk Vật Lí 12 nâng cao):

Viết biểu thức và nêu ý nghĩa của momen quán tính của một vật rắn đối với chuyển động quay

Lời giải:

+ Biểu thức:

Giải bài tập sgk-Lời giải:

+ Ý nghĩa: momen quán tính của vật rắn đối với một trục đặc trưng cho mức quán tính của vật rắn đối với trục quay ấy.

Câu 2 (trang 13 sgk Vật Lí 12 nâng cao):

Viết phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định và lý giải vì sao có thể gọi phương trình này là phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn.

Lời giải:

+ Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định: M = lγ

+ Công thức tên gọi là phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định vì nó nêu lên mối liên hệ của 3 đại lượng: Mômen lực, mômen quán tính và gia tốc góc tương tự như định luật II Niu tơn F = ma.

Giải Bài tập (trang 14)
Bài 1 (trang 14 sgk Vật Lí 12 nâng cao):

Một momen lực không đổi tác dụng vào một vật có trục quay cố định. Trong những đại lượng dưới đây, đại lượng nào không phải một hằng số?

A. Momen quán tính B. Gia tốc góc

C. Khối lượng. D. Tốc độ góc.

Lời giải:

Chọn D.

Momen quán tính và khối lượng là đại lượng không đổi với một vật. Từ phương trình động lực học cơ bản của vật rắn M= lγ ta suy ra gia tốc góc γ không đổi.

Tốc độ góc ω = ωo + γt rõ ràng biến đổi theo thời gian.

Bài 2 (trang 14 sgk Vật Lí 12 nâng cao):

Hai chất điểm có khối lượng 1kg và 2kg được gắn ở hai đầu của môt thanh nhẹ có chiều dài 1m. Momen quán tính của hệ đối với trục quay đi qua trung điểm của thanh và vuông góc với thanh có gía trị.

A. 1,5 kg.m2. B. 0,75 kg.m2.

C. 0,5 kg.m2. D. 1,75 kg.m2.

Lời giải:

Chọn A.

Momen quán tính của hệ đối với trục quay đi qua trung điểm của thanh và vuông góc với thanh l = m1R12 + m2R22 .

Với R1 = R2 = 0,5R= 0,5m. Ta có:

L = 1.0,25 + 2.0,25 = 0,75 kg.m2

Bài 3 (trang 14 sgk Vật Lí 12 nâng cao):

Momen quán tính của một vật rắn không phụ thuộc vào:

A. Khối lượng của vật B. Tốc độc góc của vật

C. Khích thước và hình dạng của vật D. Vị trí trức quay của vật

Lời giải:

Chọn B

Bài 4 (trang 14 sgk Vật Lí 12 nâng cao):

Phát biểu nào sau đạy không đúng với chuyển động quay đều của vật rắn quanh một trục?

A. Tốc độ góc là một hàm bậc nhất đối với thời gian

B. Gia tốc góc của vật bằng 0.

C. Trong những khoảng thời gian bằng nhau, vật quay được nhứng góc bằng nhau.

D. Phương trình chuyển động là một hàm bậc nhất đối với thời gian.

Lời giải:

Chọn A.

Quay đều thì ω = hằng số, vậy câu A sai

Bài 5 (trang 14 sgk Vật Lí 12 nâng cao):

Một cậu bé đẩy một chiếc đu quay có đường kính 4m với một lực 60N đặt tại vành của chiếc đu theo phương tiếp tuyến. Momen lực tác dụng vào đu quay có giá trị:

A. 30 N.m B. 15 N.m

C. 240 N.m D. 120 N.m

Lời giải:

Chọn D.

M = F.d = 60.2 = 120 N.m

Bài 6 (trang 14 sgk Vật Lí 12 nâng cao):

Một đĩa tròn đồng chất có bán kính R = 0,5m, khối lượng m = 1kg. Tính momen quán tính của đĩa đối với trục vuông góc với mặt đĩa tâm O của đĩa.

Lời giải:

Mômen quán tính của đĩa tròn:

l = (1/2)mR2 = 0,5.1.0,25 = 0,125 kg.m2

Bài 7 (trang 14 sgk Vật Lí 12 nâng cao):

Một ròng rọc có bán kính 20cm, có momen quán tính 0,04 kg.m2 đối với trục của nó. Ròng rọc chịu tác dụng bới một lực không đổi 1,2N tiếp tuyến với vành. Lúc đầu ròng rọc đứng yên. Tính tốc độ góc của ròng rọc sau khi quay được 5s. Bỏ qua mọi lực cản.

Lời giải:

Mômen lực M = lγ

Giải bài tập sgk-Lời giải:

Tốc độ góc sau 5s là: ω = ωo+ γt

⇒ ω= γt = 6.5 = 30 rad/s.

Bài 8 (trang 14 sgk Vật Lí 12 nâng cao):

Một bánh xe có momen quán tính đối với trục quay cố định là 6 kg.m2, đang đứng yên thì chịu tác dụng của một momen lực 30 N.m đối với trục quay. Bỏ qua mọi lực cản. Sau bao nhiêu lâu kể từ khi bắt đầu quay, bánh xe đạt tới tốc độ goác 100 rad/s2.

Lời giải:

Gia tốc góc: γ = M/l = 5 rad/s2.

Thời gian đạt tốc độ góc 100 rad/s là:

t = ω = γt = 100 rad/s ⇒ t = 100/5 = 20s



Loading...