Lực hướng tâm là gì ? Sự khác biệt giữa hướng tâm và ly tâm Force

Trong thực tế, lực hướng tâm được ứng dụng rất nhiều vào trong cuộc sống. Nó được dùng để giải thích được nhiều hiện tượng vật lí. Vậy lực hướng tâm là gì? Công thức của lực hướng tâm là gì? Ứng dụng của chuyển động li tâm là gì? Cùng theo dõi bài viết dưới đây để tìm hiểu nhé!

Lực hướng tâm

Định nghĩa

Lực hướng tâm là lực (hoặc có thể là hợp lực của các lực) tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và từ đó gây ra cho vật gia tốc hướng tâm.

Lực hướng tâm không phải là một loại lực mới. Mà nó chỉ là một trong các lực như: Lực hấp dẫn, lực đàn hồi, ma sát hay hợp lực của các lực đó.

Công thức

Ví dụ

• Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vệ tinh nhân tạo đóng vai trò là lực hướng tâm. Nó có tác dụng giữ cho vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn đều quanh với Trái Đất.
• Đặt một vật trên bàn quay, lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực hướng tâm giữ cho vật chuyển động tròn.
• Đường ôtô và đường sắt ở những đoạn đường cong phải làm nghiêng về phía tâm cong. Điều đó có mục đích nhằm để hợp lực giữa trọng lực và phản lực của mặt đường tạo ra lực hướng tâm giữ cho xe, tàu chuyển động được dễ dàng trên quỹ đạo.

Chuyển động ly tâm

Chuyển động li tâm là chuyển động lệch ra khỏi vị trí của quỹ đạo tròn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo của vật.

Phép đo các đại lượng vật lí

Nếu tăng tốc độ góc ω của bàn quay đến một giá trị nhất định nào đó. Lúc đó lực ma sát nghỉ cực đại sẽ nhỏ hơn lực hướng tâm cần thiết (F_ht=mω =²r) để giữ cho vật chuyển động tròn. Khi ấy, vật trượt trên bàn ra xa vị trí của tâm quay. Sau đó văng ra khỏi bàn theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo. Chuyển động của vật như vậy được gọi là chuyển động li tâm.

Sự khác biệt giữa hướng tâm và ly tâm Force

Nếu như hành vi lực hướng tâm để vẽ một cơ thể về phía trung tâm của điểm quay thì lực ly tâm lại đẩy ra khỏi trung tâm. Theo quy định của Luật Đầu Newton thì: “Một cơ thể nghỉ ngơi sẽ vẫn đứng yên, trong khi một cơ thể đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động trừ khi tác động của một lực lượng bên ngoài”. Lực hướng tâm cho phép một cơ thể có thể đi theo một đường tròn bằng cách liên tục hoạt động ở một góc độ quyền con đường mà không cần bay ra tại một tiếp tuyến.

Các yêu cầu lực hướng tâm là một hệ quả đặc biệt của định luật II Newton. Một đối tượng được tăng tốc trải qua một lực lượng ròng. Với sự chỉ đạo của lực lượng thuần cũng giống như sự chỉ đạo của sự tăng tốc. Đối với một đối tượng di chuyển trong một vòng tròn thì lực hướng tâm phải có mặt tại đó để chống lại lực ly tâm.

Từ góc độ của đối tượng cố định ở trên khung quay tham chiếu ví dụ một chỗ ngồi trên chiếc xích đu. Các hướng tâm và ly tâm đều bình đẳng với nhau về độ lớn, nhưng sẽ ngược lại theo hướng. Lực hướng tâm tác động lên cơ thể chuyển động còn lực ly tâm thì không. Vì lý do này mà người ta xem lực ly tâm đôi khi được gọi là một lực lượng.

Ứng dụng của chuyển động li tâm

Chuyển động li tâm có nhiều ứng dụng thực tế. Ví dụ như máy vắt li tâm. Đặt vải ướt vào trong cái lồng được làm bằng lưới kim loại của máy vắt. Khi cho máy quay nhanh với một tốc độ nhất định. Lúc đó lực liên kết giữa nước và vải không đủ lớn để đóng vai trò là lực hướng tâm. Khi ấy, nước sẽ tách ra khỏi vải thành các giọt và bắn ra ngoài theo lỗ lưới.

Chuyển động li tâm đôi khi cũng phải tránh. Nếu đến chỗ rẽ bằng phẳng mà chiếc ô tô chạy nhanh quá. Thì lúc đó ô tô không thể chuyển động tròn được do lực ma sát nghỉ cực đại không đủ lớn để đóng vai trò lực hướng tâm. Ô tô sẽ trượt li tâm, điều đó dễ gây ra tai nạn giao thông.

Ngoài ra, lực hướng tâm còn được sử dụng cho máy ly tâm phòng thí nghiệm. Ở đây, các hạt được treo lơ lửng ở trong một chất lỏng. Chúng được tách ra khỏi chất lỏng bằng cách đẩy nhanh ống định hướng để các hạt nặng hơn được kéo xuống phía đáy của ống.

Trong khi máy ly tâm thường tách các chất rắn từ chất lỏng, họ cũng có thể chia ra các chất lỏng. Ví dụ như trong các mẫu máu, hoặc các thành phần riêng biệt của chất khí. Máy ly tâm khí được sử dụng có vai trò để tách các đồng vị từ nhẹ hơn đến nặng hơn urani-238.

Trên đây là thông tin về lực hướng tâm là gì mà thietbikythuat muốn chia sẻ tới bạn đọc. Hy vọng qua bài viết giúp bạn đọc có được thêm cho mình nhiều kiến thức bổ ích. Chúng tôi cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết. Hẹn gặp lại bạn trong những bài viết tiếp theo nhé!