Một vành bánh xe đạp chuyển động với tần số 5 Hz. Chu kì của một điểm trên vàng bánh xe đạp là A. 5s B. 2s C. 0,2s D. 0,5s

 Tóm tắt: \(f=5Hz\)

                \(T=?\)

 Bài giải:

  Xe đạp chuyển động với tần số \(f=5Hz\)

  \(\Rightarrow f=\dfrac{1}{T}=5\)

  Chu kì của một điểm trên vành bánh xe:

   \(T=\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{5}s=0,2s\)

  Chọn C.

Khi bánh xe đạp lăn 1 vòng thì xe chuyển động được quãng đường bằng đúng chu vi bánh xe: s = 2 π R = 2.3 , 14.0 , 32 ≈ 2 m.

Thời gian chuyển động (bánh xe quay 1 vòng): t = T = s v = 2 5 = 0 , 4 s.

Tốc độ góc ω = 2 π T = 2.3 , 14 0 , 4 = 15 , 7 rad/s.

Bán kính của bánh xe đạp là:

Khi xe đạp chuyển động thẳng đều, một điểm M trên vành bánh xe đối với người quan sát ngồi trên xe chỉ chuyển động tròn đều. (Đối với mặt đất, điểm M còn tham gia chuyển động tịnh tiến) khi đó tốc độ dài của M bằng tốc độ dài của xe: v = 12 km/h = 10/3 m/s.

Tốc độ góc của một điểm trên vành bánh đối với người ngồi trên xe là:

Khi xe đạp chuyển động thẳng đều, một điểm M trên vành bánh xe đối với người quan sát ngồi trên xe chỉ chuyển động tròn đều. (Đối với mặt đất, điểm M còn tham gia chuyển động tịnh tiến) khi đó tốc độ dài của M bằng tốc độ dài của xe :

Đổi đơn vị : \(60\text{ cm}=0,6\text{ m}\) ; \(15\text{ km/h}=\frac{25}{6}\text{ m/s}\)

Vì xe đạp chuyển động với vận tốc \(\frac{25}{6}\text{ m/s}\) nên tốc độ dài của một điểm nằm trên vành bánh xe chính bằng \(\frac{25}{6}\text{ m/s}\).

Tốc độ góc của một điểm nằm trên vành bánh xe là : \(\omega=\frac{v}{r}=\frac{\frac{25}{6}}{60}=\frac{5}{72}\text{ (rad/s)}\).

Vậy tốc độ dài và tốc độ góc của 1 điểm nằm trên vành bánh xe lần lượt là : \(v=\frac{25}{6}\text{ m/s}\), \(\omega=\frac{5}{72}\text{ rad/s}\).

v=64,8km/h=18m/s

Tốc độ góc của 1 điểm trên vành ngoài bánh xe:

\(\text{ω}=\dfrac{v}{R}=\dfrac{18}{0,3}=60\) (rad/s)

Chu kì quay của bánh xe:

\(T=\dfrac{2\text{π}}{\text{ω}}=\dfrac{2\text{π}}{60}=\dfrac{\text{π}}{30}\) (s)

Gia tốc hướng tâm của điểm đó:

\(a_{ht}=\text{ω}^2R=60^2.0,3=1080\) (m/s2)

Chọn A.

Vì người đứng yên so với trục bánh xe nên tốc độ dài của một điểm trên vành bánh xe so với người cũng chính là so với trục và bằng tốc độ của xe: