I. Lý thuyết về lực hướng tâm
🔹 1. Định nghĩa:
Lực hướng tâm là lực giữ cho vật chuyển động theo quỹ đạo tròn, luôn hướng vào tâm của đường tròn.
Vật chuyển động tròn đều không có lực li tâm ra ngoài, mà thực ra luôn có lực hướng vào tâm để "kéo" vật quay tròn!
🔹 2. Công thức:
Fht=maht=mv2/R=mω2R
Trong đó:
-
Fht: Lực hướng tâm (N)
-
m: Khối lượng vật (kg)
-
v: Tốc độ dài (m/s)
-
R: Bán kính quỹ đạo (m)
-
ω: Tốc độ góc (rad/s)
🔹 3. Đặc điểm:
-
Luôn hướng về tâm quỹ đạo tròn
-
Không phải là loại lực riêng biệt, mà là vai trò của một lực có thật nào đó như:
-
Lực căng dây (với vật buộc dây quay tròn)
-
Lực ma sát (trong xe vào cua)
-
Trọng lực (giữ vệ tinh quay quanh Trái Đất)
-
Lực điện (với electron quay quanh hạt nhân)
-
✅ II. Ứng dụng của lực hướng tâm trong thực tế
| Tình huống thực tế | Lực đóng vai trò hướng tâm là gì? | Ghi chú |
|---|---|---|
| 🚗 Xe vào cua | Lực ma sát giữa lốp và mặt đường | Nếu thiếu ma sát → xe trượt ra ngoài |
| 🎢 Tàu lượn siêu tốc | Áp lực đường ray ép lên bánh xe | Tạo cảm giác “nặng” hoặc “bay người” |
| 🪀 Dây buộc hòn đá quay tròn | Lực căng của dây | Nếu dây đứt → vật bay theo tiếp tuyến |
| 🌍 Trái Đất quay quanh Mặt Trời | Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trời | Giữ Trái Đất không bay khỏi quỹ đạo |
| ⚙️ Bánh xe quay tròn | Lực liên kết giữa các phần tử trong vành bánh | Giúp bánh không vỡ ra |
| 🛰️ Vệ tinh nhân tạo bay quanh Trái Đất | Trọng lực của Trái Đất | Lực hướng tâm hoàn toàn là lực hấp dẫn |
| ☕ Khuấy cà phê, nước xoáy | Lực tương tác giữa thành cốc và chất lỏng | Giữ nước chuyển động xoáy đều |
✅ III. Cảnh báo an toàn trong ứng dụng
-
Trong giao thông: cần đủ lực ma sát để tạo lực hướng tâm → nếu đường trơn, xe dễ trượt khỏi quỹ đạo.
-
Trong máy móc: vòng quay cao → lực hướng tâm rất lớn → cần đảm bảo vật liệu đủ bền, tránh gãy hoặc bung.
