Vì sao đi trọn một vòng tròn đều có gia tốc trung bình bằng 0 nhưng gia tốc tức thời không bằng 0?

Giải thích nguyên lý

Gia tốc trung bình lấy hiệu hai vectơ vận tốc đầu và cuối chia thời gian. Sau đúng một vòng tròn đều, hai vectơ đó giống nhau nên hiệu bằng 0. Tuy vậy, ở các thời điểm ở giữa, hướng vận tốc liên tục thay đổi. Gia tốc tức thời vẫn hướng tâm và khác 0. Trung bình trên cả vòng không thay thế cho giá trị tại từng điểm.

Ví dụ tính từng bước

Vật đi tròn đều bán kính 1 m, tốc độ 2 m/s. Chu kỳ bằng chu vi chia tốc độ: 2π/2 = π s. Sau một chu kỳ, Δv = 0 nên gia tốc trung bình bằng 0 m/s². Ở bất kỳ điểm nào, độ lớn gia tốc hướng tâm là v²/r = 4 m/s².

Điểm dễ hiểu sai

Không suy hợp lực tại mọi lúc bằng 0 từ một gia tốc trung bình bằng 0. Nếu hợp lực tức thời thật bằng 0 mãi, vật không duy trì đường tròn này.

Tự kiểm tra

Trên nửa vòng, hai vận tốc đối nhau nên độ lớn Δv là 4 m/s và gia tốc trung bình khác 0.

Điều kiện áp dụng

Bán kính và tốc độ giữ nguyên, xét đúng một vòng hoàn chỉnh; phân biệt vectơ với độ lớn tốc độ.

Đọc hình minh họa

Bốn điểm trên một đường tròn có vận tốc tiếp tuyến và gia tốc vào tâm; nhấn hai vectơ vận tốc tại đầu và cuối một vòng trùng nhau. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Gia tốc hướng tâm hướng vào đâu Tính gia tốc hướng tâm từ tốc độ và bán kính