Câu 11.2 trang 61 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao

Buộc chặt một bulông vào điểm giữa đoạn dây dài khoảng 60 cm. Dùng hai tay cầm các đầu dây và kéo dây hơi trùng theo phương ngang, rồi quay cho bulông chuyển động tròn trong mặt phẳng đứng (Hình 11.2). Trong khi bulông đang chuyển động tròn, nếu ta đưa hai tay ra xa nhau hơn và sau đó, lại gần nhau hơn thì dự đoán xem chuyển động của bulông sẽ thay đổi như thế nào ? Tiến hành thí nghiệm kiểm tra lại dự đoán.

Giải

Bulong chuyển động trên đường tròn bán kính r quanh trục nằm ngang dưới tác dụng của lực hướng tâm là hợp lực của các lực căng \({\vec T_1},{\vec T_2}\) và trọng lực \(\vec P\) tác dụng lên bulong (Hình 11.2G). Momen của hợp lực đối với trục quay M = 0 nên

Momen động lượng của bulong đối với trục quay \(L = I\omega  = m{r^2}\omega \) được bảo toàn. Trong thời gian ngắn, coi như không có hao tổn do ma sát.

Trong khi bulong đang chuyển động tròn quanh trục nằm ngang, nếu ta đưa hai tay ra xa nhau hơn thì r sẽ giảm đi nên \(\omega \) sẽ tăng lên, bulong sẽ chuyển động tròn nhanh hơn. Ngược lại, nếu đưa hai tay lại gần nhau hơn thì r sẽ tăng lên và \(\omega \) sẽ giảm đi, bulong sẽ chuyển động tròn chậm hơn.

Sachbaitap.com