Giải Vật Lý 10 Bài 2. Chuyển động thẳng đều
Bài 2. CHUYỂN ĐỘNG THANG ĐỀU A. KIẾN THỨC CẦN NAM vững Chuyển động thẳng đều Vận tốc trung bình Vận tốc trung bình của một vật trên đoạn đường s được xác định bằng thương số - (trong đó t là khoảng thời gian để đi hết quãng đường s). t Đơn vị: Trong hệ SI, vận tốc có đơn vị là mét trên giây (m/s). Vận tốc trung bình còn gọi là tốc độ trung bình. Chuyển động thẳng đều Chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có vận tốc trung bình như nhau trên mọi quãng đường (khi đó tốc độ trung bằng vậh tốc của vật: vtb = v) gọi là chuyển động thẳng đều. Quãng đường đi được trong chuyển dộng thẳng đều Công thức tính quãng đường đi được: s = vtbt = vt Trong chuyến động thẳng, quãng đường đi được s tỉ lệ thuận với khoảng thời gian chuyến động t. Phương trình chuyến động và đồ thị tọa độ - thời gian của chuyển động thẳng đều Phương trình chuyển động thẳng đều Phương trình tọa độ là phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa tọa độ và thời gian, cho —•—O- -O > phép xác định tọa độ nếu biết thời gian và ngược x° s xt lại. Hình 5 Chọn trục tọa độ Ox trùng với đường thẳng quỹ đạo, điểm o là gốc tọa độ và chọn trên trục ấy một chiều qui ước là chiều dương (Hình 5). Nếu chọn gốc thời gian tùy ý thì phương trình chuyến động của vật được viết dưới dạng tổng quát là: X = Xo + v(t - to) (trong đó Xo là tọa độ ban đầu, V là vận tốc của vật, to là thời điểm vật bắt đầu chuyến động so với mốc thời gian). Nếu chọn thời điểm khi bắt đầu khảo sát chuyển động làm gốc thời gian thì phương trình chuyển động đơn giản hơn: X = Xo + vt. Nếu chọn thời điểm khi bắt đầu khảo sát chuyển động làm gốc thời gian, gốc tọa độ trùng với vị trí ban đầu, nghĩa là to = 0 và Xo = 0 thì phương trình chuyển động là: X = vt. Đồ thị tọa độ của chuyển động thẳng đều Đồ thị tọa độ - thời gian của vật chuyển động thẳng đều chính là đồ thị của phương trình X = Xo + vt. Những vật chuyển động thẳng đều có cùng vận tốc nhưng khác x0 thì đồ thị tọa độ của chúng là những đường thẳng song song (Hình 6). B. TRẢ LỜI CÂU HỎI Cl. Dựa vào bảng giờ tàu ở bảng 1.1 (SGK), hãy tính tốc độ trung bình của đoàn tàu trên đường Hà Nội - Sài Gòn, biết con đường này dài 1726km. Trả lời Lấy kết quả ở câu C4 - Bài 1, ta có thòi gian tàu đi từ Hà Nội đến Sài Gòn là t = 33 giờ và đi hết quãng đường s = 1726 km. Vậy vận tốc trung bình của chuyển động là: s_1726 Vtb= - = —— = 52,3 (km/h). t 33 c. GIẢI BÀI TẬP Trong chuyển động thẳng đều: Đường đi s tỉ lệ thuận với vận tốc V. Tọa độ X tỉ lệ thuận với vận tốc V. c. Tọa độ X tỉ lệ thuận với thời gian chuyến động t. D. Đường đi s tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t. Giải Chọn đáp án D. Đường đi s tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t. Chỉ ra câu sai: Chuyển động thẳng đều có những đặc điểm sau: Quỹ đạo là một đường thẳng. Vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì. c. Vận tốc trung bình trên mọi quãng đường là như nhau. D. Vận tốc không đổi từ lúc xuất phát đến lúc dừng lại. Giải Chọn đáp án D. Vận tốc không đổi từ lúc xuất phát đến lúc dừng lại. Đồ thị tọa độ - thời gian trong chuyến động thẳng của một chiếc xe có dạng như hình bên dưới. Trong những khoảng thời gian nào xe chuyển động thẳng đều? Chỉ trong khoảng thời gian từ 0 đến ti- Chỉ trong khoảng thời gian từ ti đến t2. c. Chỉ trong khoảng thời gian từ 0 đến t2. D. Không có lúc nào xe chuyển động thẳng đều. Giải Chọn đáp án A. Chỉ trong khoảng thời gian từ 0 đến tj. Hai ô tô xuất phát cùng một lúc từ hai địa điểm A và B cân nhau 10km, chuyển động cùng chiều từ A đến B. Vận tốc của ô tô xuất phát từ A là 60km/h, của ô tô xuất phát từ B là 40km/h. Lấy gốc tọa độ ở A, gốc thời gian là lúc xuất phát, hãy viết công thức tính đường đi và phương trình chuyển động của hai xe. Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của hai xe trên cùng một hệ trục (x, t). Dựa vào đồ thị tọa độ - thời gian để xác định vị trí và thời điểm mà xe A đuổi lập xe B. Giải Chọn gốc tọa độ tại A và gốc thời gian là gốc xuất phát. Chiều dương là chiều chuyển động. Ta có: X = x0 + vt. lOkm Phương trình của xe tại A là: X1 = Xoi + vAt. Suy ra: X1 = 60t Phương trình của xe tại B là: x2 = X02 + vBt. Suy ra: x2 = 10 + 40t Phương trình đi được của xe tại A và xe tại B sau khoảng thời gian t là: S1 = 60t và s2 - x2 - 10 = 40t. Vẽ đồ thị hai xe trên trục tọa độ theo (0, X, t). Xe A: ' t = 0 X, =0 và ■ Xe B: [X, =30 t = 0 ì và x2 = 10 c. Nhìn vào đồ thị tọa độ - thời gian ta thấy hai đồ thị cắt nhau tại: X1 = x2 = 30km và ti = t2 = 4 (h). 2 Vậy sau một thời gian t, xe A cách vị trí ban đầu 30km và xe B cách vị trí ban đầu là 20km. Một ô tô tải xuất phát từ thành phố' H chuyển động thẳng đều về phía thành phố p với vận tốc 60km/h. Khi đến thành phố D cách thành phố H 60km thì xe dừng lại 1 giờ. Sau đó xe tiếp tục chuyển động đều về phía p với vận tô'c 40km/h. Con đường H - p coi như thẳng và dài 100km. Viết công thức tính đường đi và phương trình chuyển động của ô tô trên hai quãng đường H - D và D - p. Gốc tọa độ lấy ở H. Gốc thời gian là lúc xe xuất phát từ H. Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian của xe trên cả con đường H - p. Dựa vào đồ thị, xác định thời điểm xe đến p. Kiểm tra kết quả câu c) bằng phép tính. Giải a. Chọn gốc tọa độ và gốc thời gian tại H. Chiều dương là chiều chụyển động. Phương trình chuyển động của xe trên đoạn đường HD là: X1 = 60t Quãng đường xe đi được là: S1 = X1 = 60t (với 0 ! D ỹ(>2 I trên đoạn đường PD là: o 60km o 60km 40km Phương trình chuyển động của xe I ụ ị x2 = 60 + 40(t - 2) (với t > 2) Quãng đường xe đi được là: s2 = 60 + 40(t - 2) b. Đồ thị tọa độ - thời gian của xe trên cả đoạn đường H - p là: 60 x2 60 100 Đồ thị tọa độ (hình dưới). Thời điểm xe đến p là lúc t = 3h. thế vào phương trình x2 ta có: Khi xe đến p thì tọa độ x-2 = 100km,