Trường hợp nào sau đây vật chịu tác dụng của lực quán tính li tâm?

Trong chuyển động tịnh tiến của vật rắn, tất cả các điểm trên vật rắn đều có cùng vectơ vận tốc tại mọi thời điểm. Do đó, các điểm trên vật rắn có cùng một dạng quỹ đạo (mặc dù vị trí có thể khác nhau) và gia tốc của mọi điểm trên vật rắn đều bằng gia tốc của khối tâm.

Khi bánh xe lăn không trượt trên mặt đường, quãng đường mà khối tâm của bánh xe đi được trong một vòng quay đúng bằng chu vi của bánh xe. Chu vi của bánh xe được tính bằng công thức 2πR, với R là bán kính của bánh xe. Do đó, quãng đường mà khối tâm của bánh xe đi được khi bánh xe quay một vòng quanh trục của nó là s = 2πR.

Áp dụng định lý Steiner (hay còn gọi là định lý Huygens-Steiner) để tính moment quán tính của vật rắn đối với một trục quay bất kỳ song song với trục đi qua khối tâm của nó.

Gọi I_cm là moment quán tính đối với trục đi qua khối tâm và I là moment quán tính đối với trục song song cần tìm, ta có:

I = I_cm + md²

Trong đó d là khoảng cách giữa hai trục.

Đối với vòng kim loại, moment quán tính đối với trục đi qua tâm (khối tâm) và vuông góc với mặt phẳng vòng dây là I_cm = mR².

Trong trường hợp này, trục quay vuông góc với mặt phẳng vòng dây tại một điểm trên vòng dây, nên khoảng cách d = R.

Vậy, moment quán tính cần tìm là:

I = mR² + mR² = 2mR²