Bạn có biết lực hướng tâm là gì hay không? Người ta vận dụng lực hướng tâm vào trong cuộc sống như thế nào? Hãy cùng Blog Thiết Bị Điện khám phá chi tiết cụ thể về loại lực vật lý ngay trong bài viết sau đây.đây.
Thực tế, lực hướng tâm dùng để giải thích rất nhiều hiện tượng vật lý khác nhau, đồng thời tính ứng dụng của lực cũng giúp ích nhất nhiều cho cuộc sống, tuy nhiên, lực hướng tâm là gì thì không phải ai cũng biết. Do vậy mà ngay nội dung sắp được Blog Thiết Bị Điện trình bày sau đây sẽ giúp bạn tổng quát được về loại lực này.
Lực hướng tâm là gì?
Lực hướng tâm là lực (hoặc hợp lực) có tác dụng làm cho vật đi theo quỹ đạo tròn đều, từ đó sinh ra gia tốc hướng tâm. Đơn vị của lực hướng tâm tương tự như các loại lực khác là Niu – tơn (N).
Nguồn gốc của lực hướng tâm
Khi một vệ tinh bay trong quỹ đạo quay quanh Trái Đất, lúc này trọng trường tạo thành giữa vệ tinh và Trái đất, tác dụng về khối tâm của 2 vật tạo ra lực hướng tâm.
Bên cạnh đó, trường hợp vật thể gắn vào một đầu của sợi dây đang quay theo trục thẳng đứng thì vật đó chính là thành phần nằm ngang của lực căng dây, tác dụng về hướng tâm khối lượng giữa trục quay và vật quay. Với vật quay quanh chính bản thân vật thì lực căng bên trong là lực giúp giữ cho vật thành một khối.
Ví dụ minh họa về lực hướng tâm
Cùng tham khảo qua một số ví dụ điển hình về lực hướng tâm nhằm hiểu rõ hơn vấn đề ngay đây nhé.
- Thí nghiệm 1: buộc một khối kim loại nặng vào đầu sợi dây, tiếp đó cầm đầu dây còn lại và văng tròn, khi này lực căng của dây giữ cho vật chuyển động tròn đều => lực căng dây lúc này đóng vai trò là lực hướng tâm.
- Thí nghiệm 2: đặt một vật lên trên bàn quay, lực ma sát nghỉ sẽ giữ vai trò là lực giúp cho vật chuyển động tròn;
- Thí nghiệm 3: đường ô tô hay đường sắt ở những đoạn cua, cong làm nghiêng về phía tâm cong để hợp giữa trọng lực và phản lực của mặt đường nhằm giữ lực xe, giúp tàu xe chuyển động dễ dàng trên quỹ đạo.
Đặc điểm của lực hướng tâm
Có thể thấy rằng, lực hướng tâm thực chất là hợp lực tác dụng vào cùng vật và giữ cho vật chuyển động theo quỹ đạo tròn đều đồng thời sinh ra gia tốc hướng tâm. Do thế mà đặc điểm của lực gồm có:
- Có phương bán kính quỹ đạo;
- Chiều hướng vào tâm quay, có điểm đặt tại vật.
Từ đó, ta có biểu thức lực hướng tâm như sau:
Fht = m.aht = mvmv²/ r = m²r
Trong đó:
- Fht: lực hướng tâm (N);
- m: khối lượng của vật (kg);
- aht: gia tốc hướng tâm (m/s²);
- v: tốc độ chuyển động tròn đều của vật (m/s);
- r: bán kính quỹ đạo quay tròn (m);
- : tốc độ góc của vật chuyển động tròn đều (rad/s).
Chuyển động ly tâm
Chuyển động ly tâm có liên quan chặt chẽ đến lực hướng tâm, cụ thể là khi đặt vật lên trên bàn quay, nếu bàn quay quá nhanh thì lực ma sát nghỉ không đủ lớn để thành lực hướng tâm, vì thế vật sẽ bị trượt ra xa khỏi tâm quay bàn, văng ra khỏi bàn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo, đấy gọi là lực ly tâm.
Bên cạnh đó, lực ly tâm được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực chế tạo máy như máy ly tâm (có trong máy giặt), tốc độ quay của lồng các lớn thì nước văng ra khỏi vải càng nhiều.
Ứng dụng của lực hướng tâm
Dưới đây là một số các ứng dụng tiêu biểu mà lực ly tâm mang đến cho cuộc sống, cụ thể như sau:
- Sử dụng máy ly tâm trong phòng thí nghiệm, các hạt lơ lửng trong chất lỏng được tách bằng ra ống gia tốc được định hướng để các hạt nặng hơn, nghĩa là các vật có khối lượng lớn hơn sẽ bị kéo về phía đáy ống.
- Dùng máy ly tâm có thể tách chất rắn ra khỏi chất lỏng hoặc dùng để tách chất lỏng như trong mẫu máu hay tách thành phần khí ra;
- Máy ly tâm khí sử dụng để tách đồng vị nặng hơn uranium – 238 khỏi đồng vị uranium – 235 nhẹ hơn. Theo đó, đồng vị nặng hơn vị sẽ hút vào phía bên ngoài của một hình trụ đang quay, phần nặng được khai thác và gửi đến một máy ly tâm khác. Quá trình này sẽ được lặp đi lặp lại liên tục cho đến khi lượng khí đủ nhiều.
Có cần thiết tránh chuyển động ly tâm không?
Với một số trường hợp như khi đang chạy xe qua các khúc rẽ, khúc cua thì nếu vẫn giữ nguyên tốc độ lớn mà không giảm thì làm cho lực ma sát nghỉ không đủ lớn (đóng vai trò lực ly tâm giữ cho xe chuyển động tròn), rất dễ bị ngã xe, gây tai nạn giao thông.
Mong rằng qua bài viết vừa được blogthietbidien.com chia sẻ, bạn sẽ biết được lực hướng tâm là gì và những thông tin hữu ích liên quan đến lực hướng tâm. Đừng quên lan tỏa bài viết đến với nhiều đọc giả khác cùng biết đến bạn nhé.
