I. Khái niệm tốc độ

Để biết vật nào chuyển động nhanh hơn, có thể so sánh quãng đường các vật đi được trong cùng một khoảng thời gian: vật đi được quãng đường dài hơn chuyển động nhanh hơn. Với cùng một quãng đường, vật đi hết trong thời gian ngắn hơn chuyển động nhanh hơn.

Tốc độ là đại lượng cho biết mức độ nhanh hay chậm của chuyển động. Tốc độ được xác định bằng quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian.

Công thức: v = s/t, trong đó v là tốc độ, s là quãng đường đi được, t là thời gian đi hết quãng đường đó. Từ công thức suy ra s = v × t và t = s/v.

II. Đơn vị đo tốc độ

Đơn vị tốc độ phụ thuộc vào đơn vị đo quãng đường và thời gian. Trong hệ đơn vị SI, đơn vị tốc độ là mét trên giây, viết m/s; trong giao thông thường dùng kilômét trên giờ, viết km/h.

1 m/s = 3,6 km/h; 1 km/h = 1/3,6 m/s. Đổi từ m/s sang km/h: nhân 3,6. Đổi từ km/h sang m/s: chia 3,6.

Trước khi thay số vào công thức, phải đổi quãng đường và thời gian về các đơn vị phù hợp. Ví dụ, dùng s theo km và t theo h thì v có đơn vị km/h.

III. Vận dụng công thức

Nếu vật chuyển động không đều, lấy tổng quãng đường chia tổng thời gian của cả hành trình để tính tốc độ trung bình. Thời gian dừng cũng được tính vào tổng thời gian hành trình nếu đề yêu cầu tốc độ trung bình của cả chuyến đi.

Phân biệt thời gian chuyển động và thời điểm: thời gian đi = thời điểm đến − thời điểm xuất phát; thời điểm đến = thời điểm xuất phát + thời gian đi.

Ví dụ: đi 5 km từ 6 giờ 45 phút đến 7 giờ 15 phút. Thời gian đi là 30 phút = 0,5 h; tốc độ là 5/0,5 = 10 km/h. Không lấy 7,15 − 6,45 như phép tính số thập phân.

• Đọc dữ kiện và ghi tóm tắt s, t, v.
• Đổi đơn vị trước khi tính.
• Chọn công thức, thay số và ghi đơn vị kết quả.
• Kiểm tra kết quả có phù hợp với tình huống hay không.

I. Đo tốc độ bằng đồng hồ bấm giây

Muốn đo tốc độ của vật, đo quãng đường s và thời gian t vật đi hết quãng đường đó, rồi tính v = s/t. Thước đo chiều dài dùng đo quãng đường; đồng hồ bấm giây dùng đo khoảng thời gian.

Có thể chọn trước một quãng đường rồi đo thời gian, hoặc chọn trước một khoảng thời gian rồi đo quãng đường đi được. Cách thứ nhất thuận tiện khi xác định được vạch xuất phát và vạch kết thúc.

• Dùng thước đo quãng đường s và đánh dấu hai mốc.
• Đưa đồng hồ về 0. Bắt đầu bấm khi vật qua mốc đầu, dừng khi vật qua mốc cuối.
• Lặp lại phép đo, thường 3 lần trong cùng điều kiện; ghi kết quả vào bảng.
• Với cùng quãng đường s, tính thời gian trung bình t̄ = (t1 + t2 + t3)/3, rồi tính tốc độ gần đúng v = s/t̄.
• Nhận xét sai khác do thao tác bấm, cách xác định thời điểm và độ chia của dụng cụ.

II. Đồng hồ đo thời gian hiện số và cổng quang điện

Cổng quang điện có bộ phát và bộ thu ánh sáng. Khi vật đi qua, chùm sáng bị chắn; tín hiệu gửi đến đồng hồ để bắt đầu hoặc kết thúc đo. Nhờ đó giảm ảnh hưởng của thao tác bấm tay.

Trong thí nghiệm hai cổng: đo khoảng cách s giữa hai vị trí chắn sáng; chọn chế độ đo khoảng thời gian từ A đến B. Khi vật qua A, đồng hồ bắt đầu; khi vật qua B, đồng hồ dừng. Dùng thời gian hiển thị t để tính v = s/t.

Với bộ thí nghiệm trong nguồn, nam châm điện giữ viên bi; công tắc thả bi; hai cổng quang nối đồng hồ. Chọn chế độ A↔B, thang 9,999 s nếu phù hợp; nhấn RESET đưa số chỉ về 0 trước mỗi lần đo. Cần đọc hướng dẫn của bộ dụng cụ đang dùng.

III. Thiết bị đo tốc độ dùng trong giao thông

Tốc kế trên phương tiện cho người điều khiển biết tốc độ chuyển động tại thời điểm quan sát. Thiết bị đo tốc độ có camera giúp ghi nhận và kiểm tra tốc độ phương tiện.

Trong mô hình hai vạch mốc của bài học, camera ghi thời điểm ô tô đi qua hai vạch cách nhau s. Máy tính xác định thời gian t giữa hai lần qua vạch và tính v = s/t, sau đó đổi đơn vị để so sánh với giới hạn nêu trong đề.

Ví dụ: ô tô đi 5 m trong 0,35 s có v ≈ 14,29 m/s ≈ 51,43 km/h. Nếu giới hạn của tình huống là 60 km/h thì ô tô chưa vượt giới hạn. Không so sánh trực tiếp một số đo m/s với một giới hạn km/h.

I. Vẽ đồ thị quãng đường – thời gian

Đồ thị quãng đường – thời gian biểu diễn mối liên hệ giữa quãng đường vật đã đi được và thời gian chuyển động. Mỗi cặp số liệu (t; s) tương ứng với một điểm trên mặt phẳng đồ thị.

Trục nằm ngang biểu diễn thời gian t; trục thẳng đứng biểu diễn quãng đường s. Cần ghi tên đại lượng, đơn vị và chọn tỉ lệ thích hợp trên từng trục.

Cách vẽ: lập bảng các cặp (t; s), dựng hai trục, chia đều các khoảng theo tỉ lệ đã chọn, chấm các điểm dữ liệu và nối các điểm theo thứ tự thời gian. Với bài tập chuyển động đều trên từng chặng, nối bằng các đoạn thẳng.

II. Nhận xét dạng đồ thị

Chuyển động có tốc độ không đổi được biểu diễn bằng một đoạn thẳng nghiêng so với trục thời gian. Nếu bắt đầu từ s = 0 tại t = 0 thì đoạn thẳng đi qua gốc tọa độ.

Đoạn thẳng song song với trục thời gian biểu thị quãng đường không tăng: vật đang dừng. Đoạn thẳng nghiêng hơn biểu thị tốc độ lớn hơn khi so trên cùng hệ trục và cùng tỉ lệ.

Trong ba giờ đầu của bảng, s tăng thêm 60 km sau mỗi giờ nên v = 60 km/h; s tỉ lệ thuận với t. Từ 3 h đến 4 h, s giữ nguyên 180 km nên xe dừng. Từ 4 h đến 6 h, mỗi giờ đi thêm 40 km nên tốc độ là 40 km/h.

III. Đọc và tính từ đồ thị

Muốn biết s tại thời gian t: từ điểm t trên trục ngang dóng lên đồ thị rồi dóng ngang sang trục s. Muốn biết thời gian đạt một quãng đường: làm ngược lại.

Để tính tốc độ trên một đoạn thẳng nối hai điểm (t1; s1), (t2; s2), dùng v = (s2 − s1)/(t2 − t1). Phải lấy quãng đường tăng thêm và thời gian của đúng đoạn đang xét.

Ví dụ, từ (4 h; 180 km) đến (6 h; 260 km), v = (260 − 180)/(6 − 4) = 40 km/h. Không lấy 260/2 vì 260 km là quãng đường tích lũy tính từ lúc khởi hành.

Đồ thị quãng đường đã đi không cho biết trực tiếp hướng chuyển động. Khi đề chỉ cho đồ thị s–t, cần đọc đúng đại lượng s là quãng đường, tránh tự suy ra vị trí hay hướng không được cung cấp.

I. Chuẩn bị tư liệu thảo luận

Sưu tầm bài viết, tranh ảnh hoặc video về ảnh hưởng của tốc độ trong an toàn giao thông. Các nội dung cần chú ý là giới hạn tốc độ, khoảng cách an toàn, nguyên nhân và hậu quả của tai nạn do vi phạm tốc độ.

Khi trình bày, nêu rõ tình huống, số liệu hoặc biển báo đang xét rồi giải thích bằng kiến thức tốc độ. Các bảng, biển báo trong đề cương là dữ liệu của tình huống học tập; khi tham gia giao thông thực tế cần chấp hành biển báo và quy định áp dụng tại nơi đi.

Một bài thảo luận ngắn có thể gồm: vấn đề cần giải quyết; bằng chứng; giải thích; biện pháp đề xuất. Không dùng hình ảnh tai nạn chỉ để gây sợ hãi mà cần chỉ ra hành vi có thể phòng tránh.

II. Tốc độ giới hạn và điều kiện giao thông

Tốc độ càng lớn, trong cùng thời gian phản ứng xe đi được quãng đường càng dài; người điều khiển có ít thời gian hơn để xử lí một nguy cơ ở phía trước. Quãng đường cần để dừng xe còn phụ thuộc việc phanh, mặt đường và tình trạng xe.

Giới hạn tốc độ được đặt phù hợp với loại phương tiện và đặc điểm đường. Khả năng điều khiển, kích thước, tải trọng và khả năng phanh khác nhau làm cho các phương tiện có thể được quy định những giới hạn khác nhau.

Hình trong tài liệu minh họa các mức tối đa 80, 70, 60 và 50 km/h cho các nhóm phương tiện khác nhau trên một loại đường. Không áp dụng một con số duy nhất cho mọi xe, mọi đoạn đường.

Biển minh họa trên đường cao tốc ghi tối đa 120 km/h khi không mưa và 100 km/h khi mưa. Trời mưa làm mặt đường trơn, tầm nhìn giảm; cần giảm tốc độ và tăng khoảng cách để có điều kiện xử lí an toàn.

Biển tốc độ tối đa quy định không đi vượt mức ghi trên biển. Biển tốc độ tối thiểu yêu cầu đi từ mức ghi trên biển trở lên khi đủ điều kiện an toàn và trong phạm vi áp dụng của biển.

III. Khoảng cách an toàn

Cần giữ một khoảng cách phù hợp với xe phía trước để có thời gian phản ứng và có đủ quãng đường giảm tốc, dừng xe khi cần. Tốc độ càng lớn thì khoảng cách cần giữ thường càng lớn.

Đọc đúng các khoảng trong bảng: ở 80 km/h thuộc nhóm 60 < v ≤ 80, còn trên 80 km/h đến 100 km/h thuộc nhóm tiếp theo. Với tốc độ dưới 60 km/h, người lái vẫn phải chủ động giữ khoảng cách phù hợp với mật độ xe và điều kiện thực tế.

Các biển khoảng cách trên cao tốc giúp ước lượng khoảng cách giữa hai xe. Quy tắc 3 giây là cách ước lượng khoảng cách xe đi trong 3 s: d ≈ v × 3 với v tính bằng m/s, d tính bằng m. Nếu v tính bằng km/h: d ≈ (v/3,6) × 3.

Ví dụ, 68 km/h ≈ 18,89 m/s nên quãng đường đi trong 3 s khoảng 56,67 m, có thể làm tròn khoảng 57 m. Đây là phép ước lượng trong bài học; khi điều kiện xấu, cần tăng khoảng cách thích hợp.

IV. Nguyên nhân tai nạn và trách nhiệm

Những hành vi có thể dẫn tới tai nạn gồm chạy quá tốc độ, không giữ khoảng cách, đi sai làn hoặc phần đường, không chấp hành tín hiệu đèn, chuyển hướng không đúng và chở quá tải. Tốc độ lớn còn có thể làm hậu quả va chạm nghiêm trọng hơn.

Bảng dưới là số liệu lịch sử 2016–2020 được in trong tài liệu, nguồn ghi là Ủy ban An toàn giao thông Quốc gia. Số vụ và số người chết giảm qua các năm trong bảng, nhưng vẫn cho thấy hậu quả lớn của tai nạn giao thông.

Người tham gia giao thông cần đồng thời có ý thức tôn trọng quy định và hiểu biết về ảnh hưởng của tốc độ. Hiểu nguy cơ giúp lựa chọn tốc độ, khoảng cách phù hợp; ý thức giúp thực hiện việc đó thường xuyên.