Vật lí 10 Bài 5: Tốc độ và vận tốc
Mục tiêu và kiến thức nền
Tính tốc độ và vận tốc trung bình; cộng vận tốc trong tình huống đơn giản.
Chuẩn bị: đọc đơn vị, đổi đơn vị SI và tính toán với số, vectơ đơn giản.
Tốc độ trả lời nhanh hay chậm
Tốc độ trung bình bằng tổng quãng đường chia tổng thời gian, bao gồm cả thời gian nghỉ nếu xét toàn hành trình. Đồng hồ tốc độ trên xe cho biết tốc độ tức thời gần tại thời điểm quan sát. Trung bình cộng hai tốc độ chỉ dùng khi thời gian chuyển động ở hai tốc độ bằng nhau.
Vận tốc có hướng
Vận tốc trung bình bằng độ dịch chuyển chia khoảng thời gian. Một người đi rồi quay lại điểm đầu có vận tốc trung bình bằng không nhưng tốc độ trung bình khác không. Trong một chiều, dấu vận tốc cho chiều chuyển động; tốc độ tức thời là độ lớn của vận tốc tức thời.
Phụ thuộc người quan sát
Người đứng yên trên tàu vẫn chuyển động so với bờ. Vận tốc của vật đối với bờ bằng tổng vectơ vận tốc của vật đối với tàu và của tàu đối với bờ. Phải thống nhất thứ tự đối tượng và chiều dương trước khi cộng. Với chuyển động ngược chiều, giá trị đại số một vận tốc sẽ âm.
Công thức và điều kiện áp dụng
Ví dụ có lời giải
Ví dụ 1. Hai chặng bằng quãng đường
Đi 60 km với 30 km/h rồi 60 km với 60 km/h. Tổng thời gian 2 + 1 = 3 h; tốc độ trung bình 120/3 = 40 km/h, không phải 45 km/h.
Ví dụ 2. Thuyền theo dòng
Thuyền chạy so với nước 4 m/s; dòng nước 1 m/s. Khi xuôi dòng, vận tốc so với bờ 5 m/s. Khi ngược dòng, chọn chiều xuôi dương: v = −4 + 1 = −3 m/s, nên tốc độ là 3 m/s.
Lỗi thường gặp
- Không lấy tổng các tốc độ chia số chặng khi thời gian khác nhau.
- Phân biệt vận tốc âm với tốc độ âm.
- Ghi rõ vật đang chuyển động so với vật nào.
Tự kiểm tra và vận dụng
Thử trả lời trước khi mở lời giải. Để nhập đáp án, làm từng ý đúng/sai và luyện cả chủ đề, chọn bộ luyện ở cuối bài.
Câu 1. Đi 100 m rồi quay lại 100 m trong 40 s. Vận tốc trung bình là
Xem đáp án và lời giải
Đáp án A. Độ dịch chuyển bằng 0 nên vận tốc trung bình bằng 0/40 = 0 m/s.
Câu 2. Đi 150 m trong 30 s. Tốc độ trung bình bằng bao nhiêu m/s?
Xem đáp án và lời giải
Đáp án: 5. v = 150/30 = 5 m/s.
Câu 3. Tàu chạy 10 m/s so với bờ; người đi trên tàu 1 m/s cùng chiều tàu.
- Người chạy 11 m/s so với bờ.
- Người đứng yên so với tàu.
- Tốc độ của tàu so với người là 1 m/s.
- Vận tốc phụ thuộc hệ quy chiếu.
Xem đáp án và lời giải
a) Đúng: 10 + 1 = 11. b) Sai: người đi 1 m/s so với tàu. c) Đúng: vận tốc tương đối ngược chiều nhưng có cùng độ lớn 1. d) Đúng.
Câu 4. Xe đi 30 km với 30 km/h và 30 km với 60 km/h. Tính tốc độ trung bình.
Xem đáp án và lời giải
t₁ = 1 h; t₂ = 0,5 h. Tổng s = 60 km; tổng t = 1,5 h. Tốc độ trung bình = 40 km/h.
Câu 5. Thuyền chạy 5 m/s so với nước, dòng chảy 2 m/s. Tính thời gian đi ngược dòng 300 m.
Xem đáp án và lời giải
Tốc độ ngược dòng so với bờ là 5 − 2 = 3 m/s. Thời gian 300/3 = 100 s. Giả sử vận tốc thuyền và dòng nước không đổi.
Câu 6. Đi 120 m trong 20 s rồi nghỉ 10 s. Tính tốc độ trung bình cả khoảng thời gian đó.
Xem đáp án và lời giải
Tổng thời gian 30 s, quãng đường 120 m. Tốc độ trung bình = 120/30 = 4 m/s. Không bỏ thời gian nghỉ vì đề xét cả khoảng.
Sơ đồ ghi nhớ
- s/Δt: tốc độ
- d/Δt: vận tốc
- Cộng theo vectơ
- Chọn hệ quy chiếu
Học tiếp và luyện tập
Biên soạn: Gia Sư SV.