Một dây cuaroa truyền động, vòng qua vô lăng I và bánh xe II (hình 3.9). Bán kính của vô lăng và bánh xe là R1 = 10cm và R2 = 50cm. Vô lăng đang quay với vận tốc 720 vòng/phút thì bị ngắt điện, nó quay chậm dần đều, sau đó 30 giây vận tốc chỉ còn 180 vòng/phút. Tính số vòng quay của bánh xe trong khoảng thời gian 30 giây đó.
.jpg)
Trả lời:
Đáp án đúng: D
Để giải bài toán này, ta cần thực hiện các bước sau:
1. **Tính gia tốc góc của vô lăng:**
- Vận tốc góc ban đầu của vô lăng: ω₁ = 720 vòng/phút = 720/60 vòng/giây = 12 vòng/giây = 12 * 2π rad/s = 24π rad/s
- Vận tốc góc sau 30 giây: ω₂ = 180 vòng/phút = 180/60 vòng/giây = 3 vòng/giây = 3 * 2π rad/s = 6π rad/s
- Gia tốc góc của vô lăng: α₁ = (ω₂ - ω₁) / t = (6π - 24π) / 30 = -18π / 30 = -3π / 5 rad/s²
2. **Tính gia tốc góc của bánh xe:**
- Vì dây cuaroa không trượt, vận tốc dài của điểm trên vành vô lăng và bánh xe phải bằng nhau: v₁ = v₂
- v₁ = R₁ω₁ và v₂ = R₂ω₂
- Suy ra R₁ω₁ = R₂ω₂ => ω₂ = (R₁/R₂)ω₁
- Gia tốc góc của bánh xe: α₂ = (R₁/R₂)α₁ = (10/50) * (-3π/5) = (-3π) / 25 rad/s²
3. **Tính vận tốc góc ban đầu của bánh xe:**
- ω₁' = (R₁/R₂)ω₁ = (10/50) * 24π = 24π/5 rad/s
4. **Tính vận tốc góc sau của bánh xe:**
- ω₂' = (R₁/R₂)ω₂ = (10/50) * 6π = 6π/5 rad/s
5. **Tính số vòng quay của bánh xe trong 30 giây:**
- Góc quay của bánh xe: θ = ω₁'t + (1/2)α₂t² = (24π/5) * 30 + (1/2) * (-3π/25) * 30² = 144π - 54π = 90π rad
- Số vòng quay: n = θ / (2π) = (90π) / (2π) = 45 vòng
Vậy, số vòng quay của bánh xe trong khoảng thời gian 30 giây là 45 vòng.
500+ câu hỏi ôn tập trắc nghiệm môn Vật lý đại cương sẽ là đề cương ôn thi hữu ích dành cho các bạn sinh viên Đại học - Cao đẳng ôn thi môn đại cương dễ dàng hơn. Mời các bạn cùng tham khảo!
50 câu hỏi 60 phút
Câu hỏi liên quan
.jpg)
Lời giải:
Đáp án đúng: B
Đổi: 720 vòng/phút = 12 vòng/s; 180 vòng/phút = 3 vòng/s
Gia tốc góc của vô lăng là: \(\gamma = \frac{\omega - {\omega _0}}{t} = \frac{{3 - 12}}{{30}} = - 0,3(vong/{s^2})\)
Vận tốc góc của vô lăng tại thời điểm t là: \(\omega = - 0,3t + 12\)
Thời gian kể từ lúc ngắt điện đến khi vô lăng dừng lại là: \(0 = - 0,3t + 12 = > t = 40s\)
Số vòng quay của vô lăng kể từ lúc ngắt điện đến khi dừng lại là:
\(N = {\omega _0}t + \frac{1}{2}\gamma {t^2} = 12.40 - \frac{1}{2}.0,3.402 = 240(vong)\)
Gia tốc góc của vô lăng là: \(\gamma = \frac{\omega - {\omega _0}}{t} = \frac{{3 - 12}}{{30}} = - 0,3(vong/{s^2})\)
Vận tốc góc của vô lăng tại thời điểm t là: \(\omega = - 0,3t + 12\)
Thời gian kể từ lúc ngắt điện đến khi vô lăng dừng lại là: \(0 = - 0,3t + 12 = > t = 40s\)
Số vòng quay của vô lăng kể từ lúc ngắt điện đến khi dừng lại là:
\(N = {\omega _0}t + \frac{1}{2}\gamma {t^2} = 12.40 - \frac{1}{2}.0,3.402 = 240(vong)\)
Lời giải:
Đáp án đúng: D
Khi bánh xe lăn một vòng trên mặt đường, một điểm M trên vành bánh xe sẽ vạch ra một đường cycloid. Tuy nhiên, câu hỏi ở đây đang hỏi về *quãng đường* mà điểm M đi được. Quãng đường này bằng độ dài đường cycloid khi bánh xe lăn một vòng. Độ dài này bằng 8 lần bán kính R của bánh xe.
Vậy, đáp án đúng là s = 8R.
Vậy, đáp án đúng là s = 8R.
Lời giải:
Đáp án đúng: D
Để giải bài toán này, ta cần xác định vị trí khối tâm G của hệ, sau đó tính mômen quán tính của từng chất điểm đối với trục quay đi qua A và G.
1. Xác định vị trí khối tâm G:
- Ban đầu, khối tâm của tam giác đều ABC (với ba chất điểm khối lượng m) nằm tại trọng tâm của tam giác. Gọi trọng tâm này là O.
- Khi đặt thêm chất điểm 3m tại A, khối tâm G của hệ mới sẽ dịch chuyển về phía A.
- Gọi AG = x. Áp dụng công thức tính vị trí khối tâm:
x = (m*AO + m*BO + m*CO + 3m*0) / (m + m + m + 3m) = (m*AO + m*BO + m*CO) / (6m) = AO/2
Do O là trọng tâm tam giác đều nên AO = (2/3) * h, với h là đường cao của tam giác. Ta có h = a√3 / 2. Vậy AO = a√3 / 3. Từ đó suy ra AG = AO/2 = a√3 / 6.
2. Tính mômen quán tính:
- Mômen quán tính của chất điểm khối lượng m tại B: IB = m * BG2. BG = √[AB2 + AG2 - 2*AB*AG*cos(π/6)] = √[a2 + a2/12 - 2*a*a√3/6*√3/2 ] = √(10/12 * a2) = a√(5/6). Vậy IB = 5/6 ma2.
- Mômen quán tính của chất điểm khối lượng m tại C: Tương tự như B, IC = 5/6 ma2.
- Mômen quán tính của chất điểm khối lượng m tại A: I = m*(AG)2 = m*(a√3/6)2 = ma2/12.
- Mômen quán tính của chất điểm khối lượng 3m tại A: I = 3m*(0)2 = 0.
- Áp dụng định lý trục song song, I = IB + IC = 5/6 ma2 + 5/6 ma2 = (5/3)ma2.
3. Kiểm tra lại và tính toán theo cách khác:
Gọi H là hình chiếu của B lên đường thẳng AG. Ta có BH = AB*sin(π/3) = a*√3/2
GH = √(BG2 - BH2) = √(5/6 a2 - 3/4 a2) = √(1/12 a2) = a/(2√3)
Khoảng cách từ B tới trục quay AG = BH = a√3/2. Tương tự cho C.
Vậy I = m*(a√3/2)2 + m*(a√3/2)2 = 2*m*3/4*a2 = (3/2)*ma2
Vậy mômen quán tính của hệ đối với trục quay đi qua A và G là I = (3/2)ma2.
1. Xác định vị trí khối tâm G:
- Ban đầu, khối tâm của tam giác đều ABC (với ba chất điểm khối lượng m) nằm tại trọng tâm của tam giác. Gọi trọng tâm này là O.
- Khi đặt thêm chất điểm 3m tại A, khối tâm G của hệ mới sẽ dịch chuyển về phía A.
- Gọi AG = x. Áp dụng công thức tính vị trí khối tâm:
x = (m*AO + m*BO + m*CO + 3m*0) / (m + m + m + 3m) = (m*AO + m*BO + m*CO) / (6m) = AO/2
Do O là trọng tâm tam giác đều nên AO = (2/3) * h, với h là đường cao của tam giác. Ta có h = a√3 / 2. Vậy AO = a√3 / 3. Từ đó suy ra AG = AO/2 = a√3 / 6.
2. Tính mômen quán tính:
- Mômen quán tính của chất điểm khối lượng m tại B: IB = m * BG2. BG = √[AB2 + AG2 - 2*AB*AG*cos(π/6)] = √[a2 + a2/12 - 2*a*a√3/6*√3/2 ] = √(10/12 * a2) = a√(5/6). Vậy IB = 5/6 ma2.
- Mômen quán tính của chất điểm khối lượng m tại C: Tương tự như B, IC = 5/6 ma2.
- Mômen quán tính của chất điểm khối lượng m tại A: I = m*(AG)2 = m*(a√3/6)2 = ma2/12.
- Mômen quán tính của chất điểm khối lượng 3m tại A: I = 3m*(0)2 = 0.
- Áp dụng định lý trục song song, I = IB + IC = 5/6 ma2 + 5/6 ma2 = (5/3)ma2.
3. Kiểm tra lại và tính toán theo cách khác:
Gọi H là hình chiếu của B lên đường thẳng AG. Ta có BH = AB*sin(π/3) = a*√3/2
GH = √(BG2 - BH2) = √(5/6 a2 - 3/4 a2) = √(1/12 a2) = a/(2√3)
Khoảng cách từ B tới trục quay AG = BH = a√3/2. Tương tự cho C.
Vậy I = m*(a√3/2)2 + m*(a√3/2)2 = 2*m*3/4*a2 = (3/2)*ma2
Vậy mômen quán tính của hệ đối với trục quay đi qua A và G là I = (3/2)ma2.
.jpg)
Lời giải:
Đáp án đúng: A
Áp dụng định luật II Newton cho chuyển động tịnh tiến của hình trụ: mg - T = ma (1)
Áp dụng phương trình mômen lực đối với trục hình trụ: T.R = I.γ = I.a/R (2)
Với hình trụ rỗng: I = mR^2 (3)
Từ (2) và (3) suy ra: T = ma (4)
Từ (1) và (4) suy ra: mg - T = T => 2T = mg => T = mg/2 = (4kg * 10m/s^2) / 2 = 20N
Áp dụng phương trình mômen lực đối với trục hình trụ: T.R = I.γ = I.a/R (2)
Với hình trụ rỗng: I = mR^2 (3)
Từ (2) và (3) suy ra: T = ma (4)
Từ (1) và (4) suy ra: mg - T = T => 2T = mg => T = mg/2 = (4kg * 10m/s^2) / 2 = 20N
Lời giải:
Đáp án đúng: B
Ta có:
+ Mômen quán tính của vô lăng: I = mR2 = 60.0,52 = 15 kg.m2
+ Áp dụng định luật II Newton cho chuyển động quay: M - Mc = Iγ
Trong đó: M = F.R = 48.0,5 = 24 Nm
Gia tốc góc γ = (ω2 - ω02) / 2θ = (42 - 0) / (2.4.2π) = 16 / 16π = 1/π rad/s2
⇒ Mc = M - Iγ = 24 - 15/π = 19,22 Nm ≈ 19,2 Nm
Lời giải:
Bạn cần đăng ký gói VIP để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn. Nâng cấp VIP
Lời giải:
Bạn cần đăng ký gói VIP để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn. Nâng cấp VIP
Lời giải:
Bạn cần đăng ký gói VIP để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn. Nâng cấp VIP
Lời giải:
Bạn cần đăng ký gói VIP để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn. Nâng cấp VIP
Lời giải:
Bạn cần đăng ký gói VIP để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn. Nâng cấp VIP
