Ôn lại kiến thức cũ

Gia tốc hướng tâm là gia tốc của chuyển động trên một quỹ đạo cong.

Nếu xét trong hệ quy chiếu gắn với vật chuyển động (trong đó vật là đứng yên) gia tốc hướng tâm cần cân bằng với gia tốc li tâm gây ra bởi lực quán tính trong hệ quy chiếu này. Như vậy gia tốc này hướng vào tâm cong của quỹ đạo (ngược hướng của gia tốc ly tâm) và có độ lớn bằng độ lớn của gia tốc ly tâm.

Nếu xét trường hợp đơn giản là chuyển động tròn đều (tốc độ không đổi) trên quỹ đạo là đường tròn thì cả v và R là không đổi và gia tốc hướng tâm là không đổi.
1. Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm
a) Lực hướng tâm
Ví dụ 2. SGK

Lực ly tâm là một lực quán tính xuất hiện trên mọi vật nằm yên trong hệ quy chiếu quay so với một hệ quy chiếu quán tính. Nó là hệ quả của trường gia tốc, xuất hiện trong hệ quy chiếu phi quán tính mà trong trường hợp này là hệ quy chiếu quay. Cũng có thể hiểu lực li tâm là phản lực của lực hướng tâm tác động vào vật đang chuyển động theo một đường cong (thành phần lực vuông góc với vận tốc và làm đổi hướng vận tốc), để giữ cho vật nằm cân bằng trong hệ quy chiếu quay.

Nhìn trong hệ quy chiếu quay, các vật thể, vốn chuyển động thẳng đều trong hệ quy chiếu quán tính, bị đẩy ra theo phương xuyên tâm quay. Lực đẩy vật thể ra, quan sát trong hệ quy chiếu này, chính là lực ly tâm.

Hệ quy chiếu quay so với hệ quy chiếu quán tính là một dạng của hệ quy chiếu phi quán tính, vì chuyển động của hệ quy chiếu này không thẳng đều. Mọi điểm trong hệ quy chiếu quay với vận tốc góc không đổi quanh một tâm cố định so với hệ quy chiếu quán tính.
b) Lực li tâm
Véctơ vận tốc tại điểm cách tâm quay bán kính r sẽ luôn tiếp tuyến với quỹ đạo tròn của điểm quanh tâm quay, và hướng theo chiều quay




Phương của lực luôn ngược chiếu với gia tốc nghĩa là luôn theo phương ly tâm. Như vậy độ lớn của lực li tâm tỉ lệ thuận với bình phương của vận tốc góc, và với bán kính quay.




Như vậy, độ lớn của lực li tâm tỉ lệ thuận với khối lượng của vật chuyển động, với bình phương của tốc độ thẳng, và tỉ lệ nghịch với bán kính của đường cong. Phương của lực li tâm là đường thẳng nối tâm của đường cong với trọng tâm của vật chuyển động, và chiều là từ tâm của đường cong ra phía ngoài.
Một số ví dụ
Chúng ta cảm thấy lực này khi ngồi trong xe ô-tô đang đổi hướng, hay chơi trò cảm giác mạnh như xe lao tốc độ ở công viên. Lực này được ứng dụng để tạo nên một trường gia tốc giúp phân loại các thành phần trong hỗn hợp vật chất, như máy phân tích ly tâm hay để vắt quần áo trong máy giặt.

Trong hệ quy chiếu quán tính, khi không có lực gì tác động vào các vật thể, chúng giữ chuyển động thẳng đều, theo định luật I Newton. Tuy nhiên chuyển động thẳng đều này lệch với chuyển động quay của hệ quy chiếu quay. Ví dụ về một người ngồi trong xe ô-tô đang đổi hướng: nếu không có lực ma sát giữa người và ghế, người sẽ tiếp tục đi thẳng, còn ô-tô và ghế đổi hướng. Người bị dịch chuyển, một cách tương đối, lệch khỏi ghế.
2. Hiện tượng tăng, giảm, mất trọng lượng
a) Khái niệm về trọng lực, trọng lượng
Trọng lực của một vật là hợp lực của lực hấp dẫn mà Trái Đất tác dụng lên vật và lực quán tính li tâm xuất hiện do sự quay của Trái Đất quanh trục của nó.
b) Sự tăng, giảm và mất trọng lượng