Giải bài tập Vật lý 10 Bài 6: Tính tương đối của chuyển động. Công thức cộng vận tốc
§6. TÍNH TƯƠNG Đốl CỦA CHUYEN động. CÔNG THỨC CỘNG VẬN Tốc KIẾN THỨC Cơ BẢN Tính tương đối của chuyển động Tính tương đối của quỹ đạo Hình dạng quỹ đạo của chuyển động trong các hệ quy chiếu khác nhau thì khác nhau - quỹ dạò có tinh tương dối. Tinh tương đối của vận tốc Vận tốc của vật chuyển dộng dối với các hệ quy chiếù khác nhau thì khàc nhau. Vận tốc có tinh tương đối. Công thức cộng vận tốc Vận tốc cua củng một vật dôi với các hệ quy chiểu khác nhau Do vận tốc có tính tương đối nên với cùng một vật chuyển động, nếu chọn các hệ quy chiếu gắn trên các vật mốc khác nhau thi vận tốc của vặt đó đối với các hệ quy chiếu là khác nhau. Công thức cộng vận tốc Nếu quy ước kí hiệu: v12 là vận tốc của vật thứ nhất chuyển động so với vặt thú hai; v23 là vận tốc của vật thứ hai chuyển động so với vật thũ' ba; v13 là vận tốc của vật thu nhất chuyển động so với vật thứ ba. Thì giữa v13, v.2 và v23 ta có công thức: v13 = v,2 + V,, Công thức trên gọi là công thức cộng vận tốc Về độ lớn: |v23 — v12| <V13<V23+V12 Vi3.= v,2+ V23 V13 = Vl2~ V23 V13 = V23- Vl2 V13= ựvf2 +Vp3 Nếu v,2 cùng hướng với v23 thi: Nếu v12 ngược hướng với V.,, và V12 > V23 thi: -Nếu v,2 ngược hướng với V ,, và Vt2< V23 thi: -Nếu v12 vuông góc với V - thì: HOẠT ĐỘNG C1. Người ngồi trên xe sẽ thấy đấu van chuyền động theo quỹ đao như thê nào quanh trục bánh xe? C2. Nêu một ví dụ khác vế tính tương đối của vận tốc. C3. Một con thuyền chạy ngược dòng nước đi được 20km trong 1 giờ; nước chảy với vận tốc 2km/h. Tỉnh vặn tốc của thuyển đối với nước. c. CẢU HỎI VẢ BÀI TẬP Néu một vi dụ về tinh tương dối cùa quỳ đạo cùa chuyến dộng. Nêu một vi dụ vê tính tương dõi cùa vận tóc cứa chuyến động. Trinh bày còng thức cộng vặn tóc trong trường hợp các chuyến dộng cùng phương, cùng chiêu tcùng phương và ngược chiều). Chọn câĩi khăng định đúng. Đứng ở Trái Đất, ta sè thây Mạt Trời đứng yên, Trái Đất quay quanh Mạt Trời, Mạt Trang quay quanh Trái Bát. Mạt. Trời và Trãi Đất dứng yên. Mạt Trang quay quanh Trai Bat. c. Mạt Trời đứng yên. Trái Bât và Mạt Trang quay quanh Mạt Trời. B. Trái Đât điíngyén, Mạt Trời và Mạt Tráng quay quanh Trai Đát. Một chiếc thuyền buồm chay ngược dòng sòng, sau 1 giờ di diíực 10km. Một khúc gó trói theo dồng sóng, sau 1 phút tròi dược -“ị- m. Vận tóc của thuyền buồiii so với nước bàng hao nhiêu? A. 8km/h B. lokm/h c. I2km/h B. Một đáp so khác Một hãnh khách ngồi trong toa tàu II. nhìn qua cửa sò thày t.oa tàu X hen cạnh va gạch lai san ga dẩn chuyên dộng như nhau. I lói toa táu nao chạy’.’ A. Tàu 11 (king yên. tàu X chạy. B. Tàu II chạy, tâu X dứng ven Cá hai tàu dếu chạy. B. Car can A. B. c den khong dũng. Một ót.o A chạy đều trên một dường tháng vời vận toe liikm h. Một oto. B duõi I.lieti Oto A với vạn tỏc 60 km/h. Xác dinh vạn toe cúa õt.o B dõi với Oto A và cùa oto A doi voi 01». B. A ngồi trên một toa tàu chuvén dộng vơi vận tốc 15k Ill'll daiig roi ga. B ngói t.ren mọt t.oa tàu khác chuyến dộng vơi vận tỏc 10km/h dang vào ga. Bai dương tàu song song vơi nhau. Tinh vận tóc cua B dõi vỡi A. D. LỜI GIẢI Hoạt động Cl. Người ngồi trên XG sẽ thây đầu van chuyên động tròn đều quanh trục bánh xe. C2. ■- Trong hộ quy chiêu gắn với người ngồi trôn xe thì Vin,, IỈX = 0 Trong hệ QLiy chiếu gắn với mặt đường thì v,n.,ri!\ = VK,- Trẽn một tàu hóa dang chạy nhanh. 1 người di từ đầu tàu xuống cuối. Trong hệ quy chiếu gắn với tàu vect.ơ vận tóc hướng tư đầu về cuối tàu. Trong hệ quy chiếu gắn với nhá ga. vectơ vận tốc lại hướng tư cuối lên đẩu tàu. (trong IJ), V,1„ V|,„ V„|, > 0 nếu C Hìnhd.l Vu,. v,„, V„t. cùng chiêu dương) Câu hỏi và bài tập - Quỹ đạo chuyển động cùa một ngọn hai đãng đối với bờ là mót diêm, còn đối với trục Trai Đất lại lá một dường trôn. - Quỹ dạo của nhàn viên phục vụ trẽn táu: Là đoạn dường tìr đáu đến cuối tàu trong hệ quy chiếu gán với táu Là doạn đường di cua tàu trong hệ quy chiêu gán với mặt dường. Trong hệ quy chiêu gán với nhà ga thi tàu chuyên động với V Trong hộ quy chiêu gán với tàu thì nha ga chuyên động VỚI V - V Còng thức cộng vặn tốc dạng vectơ: V,. = v„ + V,. (6.1) dạng đại số: Vu: = V|2+ v>:i (6.2) Trong đó các vccto' đà biết, chiền cùng chiền đương thì trong (6.2) phải thay bằng số dứơng, ngược chiều dương thì thay bàng số âm. Dấu và độ lớn của vectơ phái lìm sẽ được quyết định bới kết. quíi tính được: Nếu kết qua > 0 thì nó cùng chiều dương. Nếu kết. quá < 0 thì nó ngược chiêu dương. c. 12 (km/h) ' • ... ... V>1 v 1 Vận tóc cua nước đói với hò' bằng vận tóc trôi của khúc gỗ Hmh (i (-1 I |vH|,|'= lm/ph)-= 2 (km/h) Vận tốc cùa thuyền đối với bờ: Ịv,l,Ị = s = -7"-= .10 (km/h) Ap dụng còng thức cộng vận tốc : v,b = Vui + V11I1 10 = V||, 2 - > V|„ = 10 + 2 = 12 (km/h) B. (Gạch lát ga dứng yên. dối với hành khách ngói trẽn tàu II thi tàu N chuyên động như gạch lát .-> tàu N cũng dứng yên. Vậy táu 11 chay I. Còng thức cộng vặn tốc: V.VI - v.Mi + V|1,| 11 i Chọn chiều dương lá chiêu chuyên động cua hai xe thi (1) 40 = Vai: + 60 V,\|1 = 20 (km/h) Vận tốc cua òtỏ A dối với otỏ B lá: 20 (km/h) V|Ì,V= -v.ui = 20 (km/h) Vận tốc cua ôtô B dối với ỏtô A là: 20 (km/h) Vận tốc tàu B dối với tàu A: (Vua) ' ' . VU.I VVÌ Ta có còng thức cộng vận tóc: < • ► Vii.i = V|ÍA + V\,1 (1) v VUA (+) Chọn chiều dương ( + ) là chiêu > chuyên động của A. Hình tì.3 Trường hợp tàu B chuyên dộng ngược chiều với tàu A thì V> 0: V|1,| < 0. (II o -10 = Vua+15 --=> V|ÌA = -10 - 15 = -25 (km/h)