Chủ đề bị khóa
( Vatlyvietnam.net ngày 13/11/2005)
Tác giả
Bài 1 : Bunhia - Canada
Bài 2 : Alligator - Mỹ
I. Giải thích hiện tượng ( 10 đ)
Hình vẽ sau miêu tả hiện tượng gì ? Giải thích .
II. Bài tập ( 20 đ)
1. Sơ lược kiến thức cơ bản về cân bằng vật quay mỏng
Xét một vật rắn tuyệt đối quay đều quanh một trục cố định. Trên từng phần tử khối lượng của vật rắn có lực quán tính ly tâm phát sinh tác dụng lên. Đối với vật quay hoàn toàn cân bằng, hợp của hệ lực quán tính ly tâm này bằng không (zero). Trong thực tế, vật quay không hoàn toàn cân bằng, hợp của hệ lực quán tính ly tâm này khác không và truyền lên các ổ đỡ trục gây ra rung động máy. Đối với vật quay dạng đĩa mỏng, hợp lực khác không của hệ lực quán tính ly tâm có thể coi như được sinh ra bởi một điểm nặng gắn lên một vật quay hoàn toàn cân bằng tại một vị trí nhất định về góc và bán kính tới trục quay. Điểm nặng này được gọi là lượng mất cân bằng. Để làm cho vật quay trở thành (gần như) hoàn toàn cân bằng, cần phải phát hiện ra vị trí góc và độ lớn của lượng mất cân bằng này để xử lý (lấy đi khối lượng tại vị trí đó hay gắn thêm đối trọng ở vị trí đối xứng qua tâm quay).
Để đơn giản cho bài toán này, lượng mất cân bằng được quy về khối lượng mất cân bằng trên vành đĩa tròn với bán kính cố định. Với quy ước như vậy, khi nói về một lượng mất cân bằng, chỉ cần nói tới khối lượng điểm nặng trên vành đĩa và vị trí góc so với một vị trí chuẩn (như A trong phần dưới).
Thí dụ:
lượng mất cân bằng 5 g tại góc http://dientuvietnam...imetex.cgi?70^o trên vành đĩa, ký hiệu (5 g, 70 deg)
Lượng mất cân bằng là đại lượng vector có gốc tại tâm quay của đĩa, và có thể cộng được theo quy tắc hình bình hành.
Thí dụ:
(5 g, 70 deg) + (5 g, 250 deg) = 0,
(5 g, 70 deg) + (5 g, 190 deg) = (5 g, 130 deg)
Việc đo lượng mất cân bằng được thực hiện gián tiếp thông qua việc đo dao động. Có thể xác định một lượng mất cân bằng chưa biết bằng cách gắn thêm trọng vật (vật nặng) thử (biết trước khối lượng). Khi gắn trọng vật thử là ta thay đổi lượng mất cân bằng tổng cộng, và như vậy thay đổi số liệu dao động đo được. Sự khác biệt số liệu dao động giữa 2 lần đo tương ứng với không gắn và có gắn trọng vật là cơ sở để xác định lượng mất cân bằng chưa biết. Trong trường hợp không đo được góc pha của số liệu dao động thì cần dùng phương pháp 4 lần chạy như trình bày trong phần tiếp theo.
2. Cân bằng vật quay bằng phương pháp 4 lần chạy máy
Cân bằng vật quay nói chung được thực hiện trên các máy cân bằng (balancing machines) hay thiết bị đo tại chỗ chuyên dụng. Trong một số trường hợp cân bằng tại chỗ (công trường, xưởng máy…) khi không có điều kiện sử dụng thiết bị đo cân bằng chuyên dụng, phương pháp 4 lần chạy máy được dùng để đo lượng mất cân bằng của vật quay mỏng chỉ với thiết bị đơn giản là máy đo biên độ dao động. Các số đo dao động đều được lấy ở cùng một tốc độ đĩa quay đều, ổn định và bằng nhau giữa các lần chạy (thường là tốc độ vận hành thực tế của máy).
Quy trình thực hiện phương pháp 4 lần chạy máy như sau:
- Đánh dấu 3 vị trí A, B, C trên vành đĩa, cách nhau các góc α và β như trên hình.
- Chuẩn bị một trọng vật (vật nặng) có kích thước không đáng kể, có thể gắn lên vành đĩa tại các vị trí A, B, C.
- Lần chạy 0: Cho máy chạy. Ghi nhận số đo biên độ dao động là A0. Ngưng máy.
- Lần chạy 1: Gắn trọng vật vào vị trí A. Cho máy chạy. Ghi nhận số đo biên độ dao động là A1. Ngưng máy.
- Lần chạy 2: Tháo trọng vật khỏi vị trí A và gắn vào vị trí B. Cho máy chạy. Ghi nhận số đo biên độ dao động là A2. Ngưng máy.
- Lần chạy 3: Tháo trọng vật khỏi vị trí B và gắn vào vị trí C. Cho máy chạy. Ghi nhận số đo biên độ dao động là A3. Ngưng máy.
3. Câu hỏi:
Cho m là khối lượng của trọng vật. Giả thiết rằng biên độ dao động đo được tỷ lệ thuận (hệ số tỷ lệ không đổi) với lượng mất cân bằng tổng cộng (quy về khối lượng mất cân bằng tính trên vành đĩa).
a) Dựa trên các số đo biên độ dao động, tính lượng mất cân bằng vốn có của đĩa (không gắn trọng vật) gồm có: khối lượng mất cân bằng tính trên vành đĩa m0 và vị trí góc φ dưới dạng biểu thức toán học.
b) Đề xuất phương án giải lượng mất cân bằng của đĩa bằng phương pháp họa đồ (dùng thước và compass vẽ trên giấy, có thể đo góc và đo đoạn thẳng cũng như tính toán trên các số liệu ấy để tìm ra kết quả)
c) Cho biết: α = 130 deg, β = 120 deg, A0 = 6, A1 = 4, A2 = 8, A3 = 11. Tính lượng mất cân bằng (m0, φ) bằng số từ kết quả câu a, kiểm tra lại với kết quả từ câu b.
-----------------
Hạn cuối nhận bài là 9 giờ tối, ngày thứ 7, 19/11/2005, giờ Việt Nam. Địa chỉ nhận bài là 2 box Vật Lý Việt Nam 1 và 2 đã được chỉ định cho 2 đội.
Lời giải có thể gửi ở mọi định dạng file . Khuyến khích gửi file tex, kèm Latex ngay tại trong diễn đàn toán học.
Good luck !
