Bài tập vật lí phổ thông (Phần 7)

4. Chuyển động quay của vật rắn

47. Kim phút của đồng hồ tháp Đại học Moscow dài 4,5 m. Hỏi đầu kim chuyển động với tốc độ dài bằng bao nhiêu? Tốc độ góc của đầu kim bằng bao nhiêu?

48. Xác định vận tốc v và gia tốc a của các điểm thuộc vĩ độ 60^o do chuyển động quay hàng ngày của Trái đất. Bán kính của Trái đất là 6400 km.

49. Một cái ròng rọc bán kính R = 20 cm được quay bởi một vật nặng treo dưới một sợi chỉ được thả từ từ ra khỏi ròng rọc (Hình 9). Ban đầu vật nặng đứng yên và sau đó nó bắt đầu đi xuống với gia tốc a = 2 cm/s².

Tìm vận tốc góc của ròng rọc khi vật nặng đã đi được một quãng đường S₁ = 100 cm. Xác định độ lớn và chiều của gia tốc của điểm A tại thời điểm này.

Hình 9

50. Phải truyền cho một vật một vận tốc theo phương ngang bằng bao nhiêu để nó chuyển động song song với mặt đất tại đường xích đạo? Giả sử bán kính của Trái đất tại xích đạo là 6400 km và gia tốc trọng trường là g = 9,7 m/s².

51. Mặt trên của một cái bàn gấp 1 m² gồm hai nửa bằng nhau được nối khớp bằng bản lề. Khi cái bàn được gấp lại thì một nửa nằm trên một nửa kia sao cho cạnh của chúng trùng nhau (Hình 10a). Để mở cái bàn ra thì mặt gấp trên phải quay theo chiều kim đồng hồ 90^o (Hình 10b) trước khi hai nửa có thể được bung ra (Hình 10c).

Tìm vị trí tâm quay của mặt bàn phía trên.

Hình 10

___________

ĐÁP SỐ VÀ GIẢI

47. v ≈ 0,8 cm/s; ω = 0,00175 s^-1.

48. v ≈ 233 m/s; a ≈ 1,7 cm/s².

49. ω = 1 s^-1;

Giải. Tại thời điểm bất kì, tốc độ dài của các điểm trên ròng rọc bằng tốc độ dài của vật nặng, tức là

Sau khi vật nặng đi được quãng đường S₁ thì vận tốc sẽ bằng 20 cm/s.

Vận tốc góc là

ω = v/R = 1 s^-1

Gia tốc toàn phần của điểm A sẽ gồm gia tốc a và gia tốc hướng tâm bằng v²/R (Hình 199)

Hình 199

50. Tâm quay cách đoạn AB 62,5 cm và cách đoạn AD 12,5 cm.

Lưu ý. Khi mặt trên của bàn quay từ vị trí ABCD đến vị trí A₁B₁C₁D₁ (Hình 200) thì điểm A đi tới A₁, B đi tới B₁, vân vân. Các đoạn AA₁ và BB₁ sẽ là dây cung của các cung mà các điểm A và B dịch chuyển khi mặt bàn trên quay. Tâm quay sẽ nằm tại điểm giao nhau của các đường vuông góc vẽ từ chính giữa những dây cung này.