Một khối gỗ hình hộp chữ nhật tiết diện S = 40 \(c{m^2}\)cao h = 10 cm có khối lượng m = 160 g. Bây giờ khối gỗ được khoét một lỗ hình trụ ở giữa có tiết diện \(\Delta \)S = 4 \(c{m^2}\), sâu \(\Delta \)h và lấp đầy chì có khối lượng riêng \({\rho _2} = 11300kg/{m^3}\). Khi thả vào nước người ta thấy mực chất lỏng ngang bằng với mặt trên của khối gỗ. Cho khối lượng riêng của nước là \({\rho _0} = 1000kg/{m^3}\). Độ sâu \(\Delta \)h của khối gỗ là

\({n_{\min }} = 600\)vòng/phút \[ = 10\] (vòng/giây)

\({n_{\max }} = 1800\)vòng/phút \[ = 30\] (vòng/giây)

a. Tốc độ góc tỷ lệ với tốc độ quay \(\omega = 2\pi .n\)

Tốc độ góc nhỏ nhất của lồng giặt \({\omega _{\min }} = 2\pi .{n_{\min }} = 2\pi .10 = 62,8\,{\rm{rad/s}}\)

Tốc độ góc lớn nhất của lồng giặt \({\omega _{\max }} = 2\pi .{n_{\max }} = 2\pi .30 = 188,4\,{\rm{rad/s}}\)

b. Chu kỳ quay \(T = \frac{{2\pi }}{\omega }\) và Tần số \(f = \frac{1}{T}\)

Chu kỳ quay bé nhất \({T_{\min }} = \frac{{2\pi }}{{{\omega _{\max }}}} = \frac{1}{{{n_{\max }}}} = 0,033\,{\rm{s}}\) \( \Rightarrow {f_{\max }} = \frac{1}{{{T_{\min }}}} = {n_{\max }} = 30\,{\rm{Hz}}\)

Chu kỳ quay lớn nhất \({T_{\max }} = \frac{{2\pi }}{{{\omega _{\min }}}} = \frac{1}{{{n_{\min }}}} = 0,1\,{\rm{s}}\)\( \Rightarrow {f_{\min }} = \frac{1}{{{T_{\max }}}} = {n_{\min }} = 10\,{\rm{Hz}}\)

c. Tốc độ chuyển động của một điểm trên lồng giặt \(v = \omega .r\)

Tốc độ chuyển động nhỏ nhất của một điểm trên lồng giặt

\({v_{\min }} = {\omega _{\min }}.r = 62,8.\frac{{0,33}}{2} = 10,362\,{\rm{m/s}}\)

Tốc độ chuyển động lớn nhất của một điểm trên lồng giặt

\({v_{\max }} = {\omega _{\max }}.r = 188,4.\frac{{0,33}}{2} = 31,086\,{\rm{m/s}}\)

Hợp lực của trọng lực \(\overrightarrow P \) và lực căng dây \(\overrightarrow T \) đóng vai trò là lực hướng tâm: \(\overrightarrow {{F_{ht}}} = \overrightarrow P + \overrightarrow T \)

Từ hình vẽ, ta có:

\(\begin{array}{l}\tan \alpha = \frac{{{F_{ht}}}}{P} = \frac{{m{\omega ^2}r}}{{mg}} = \frac{{{\omega ^2}l\sin \alpha }}{g}\\ \Leftrightarrow \tan {60^0} = \frac{{{\omega ^2}.0,75.\sin {{60}^0}}}{{10}}\\ \Rightarrow \omega = 5,16\,\,rad/s\\ \Rightarrow f = \frac{\omega }{{2\pi }} = \frac{{5,16}}{{2\pi }} = 0,82\,(Hz)\end{array}\)