Hotline 0939 629 809

Đồ thị vận tốc thời gian, các công thức phương trình của chuyển động thẳng biến đổi đều - Vật lí 10 bài 7 CTST

09:59:4225/11/2022

Trong giải đua xe công thức 1 (Formula 1 hay F1) các tay đua phải hoàn thành một chặng đua dài khoảng 300km trong khoảng thời gian ngắn nhất. Vận tốc của xe thay đổi rõ rệt khi tay đua từ trạm thay lốp, nạp nhiên liệu và trở lại đường đua.

Vậy đại lượng nào đặc trưng cho sự thay đổi vận tốc của xe? Gia tốc là gì? Đồ thị vận tốc - thời gian của chuyển động thẳng đều cho biết điều gì? các công thức và phương trình của chuyển động thẳng biến đổi đều viết như thế nào? Chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

1. Đồ thị vận tốc - Thời gian trong chuyển động thẳng biến đổi đều và khái niệm gia tốc

a) Thí nghiệm khảo sát chuyển động biến đổi

- Nhằm đo được vận tốc tức thời tại từng thời điểm của vật chuyển động biến đổi.

- Các dụng cụ và bố trí thí nghiệm để đo vận tốc tức thời như hình sau:

Thí nghiệm đo vận tốc thức thời

b) Gia tốc

 Gia tốc là gì? Gia tốc là đại lượng đặc trưng cho độ biến thiên của vật tốc theo thời gian được gọi là gia tốc. Trong chuyển động thẳng, gia tốc trung bình được xác định theo biểu thức:

 

Gia tốc tức thời tại một thời điểm có giá trị bằng độ dốc của tiếp tuyến của đồ thị vận tốc - thời gian (v - t) tại thời điểm đó.

Đồ thị vận tốc thời gian và cách xác định gia tốc Vật lí 10 bài 7Đồ thị vận tốc thời gian và cách xác định gia tốc

Trong hệ SI, đơn vị của gia tốc là m/s2.

Do vận tốc là một đại lượng vectơ nên gia tốc cũng là đại lượng vectơ

Tổng quát, gia tốc trung bình được xác định bằng công thức:

 

Khi Δt rất nhỏ, gia tốc trung bình trở thành gia tốc tức thời.

Dựa vào giá trị của gia tốc tức thời để phân chuyển động thành những loại sau:

+ a = 0: chuyển động thẳng đều, vật có độ lớn vận tốc không đổi.

+ a ≠ 0 và bằng hằng số: chuyển động thẳng biến đổi đều, vật có độ lớn vật tốc thay đổi (tăng hoặc giảm) đều theo thời gian.

+ a ≠ 0 nhưng không phải hằng số: chuyển động thẳng biến đổi phức tạp.

c) Vận dụng đồ thị (v – t) xác định độ dịch chuyển

- Độ dịch chuyển của vật trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 được xác định bằng phần diện tích giới hạn bởi các đường v(t), v = 0, t = t1, t = ttrong đồ thị (v – t)

Đồ thị (v - t) trong chuyển động thẳng đều Vật lí 10 bài 7Đồ thị (v - t) trong chuyển động thẳng đều

Đồ thị (v - t) trong chuyển động thẳng biến đổi đều Vật lí 10 bài 7

Đồ thị (v - t) trong chuyển động thẳng biến đổi đều

2. Các phương trình của chuyển động thẳng biến đổi đều

Các phương trình của chuyển động thẳng biến đổi đều

- Phương trình gia tốc: a = hằng số

- Phương trình vận tốc: v = vo + a.t (do chọn t0 = 0)

- Phương trình độ dịch chuyển:

 

- Đồ thị (d – t) của chuyển động thẳng biến đổi đều được biểu diễn là một nhánh parabol:

Đồ thị (d - t) của chuyển động thẳng biến đổi đềuĐồ thị (d - t) của chuyển động thẳng biến đổi đều

 

- Phương trình xác định tọa độ của vật chuyển động thẳng biến đổi đều không đổi chiều:

 

- Phương trình liên hệ giữa gia tốc, vận tốc và độ dịch chuyển:

 

Vận dụng các công thức chuyển động thẳng biến đổi đều

* Ví dụ 1: Một người đi xe đạp lên dốc dài 50. Tốc độ dưới chân dốc là 18km/h và ở đầu dốc lúc đến nơi là 3m/s. Tính gia tốc của chuyển động và thời gian lên dốc. Coi chuyển động trên là chuyển động thẳng chậm dần đều.

* Lời giải:

Chọn gốc thời gian là lúc vật ở chân dốc, chiều dương cùng chiều chuyển động

Khi đó, ta có: v = 3(m/s);

v0 = 18km/h = 18000/3600 = 5(m/s)

d = 50(m);

Áp dụng công thức: 

suy ra:

Như vậy, gia tốc có độ lớn bằng -0,16(m/s2) và có chiều ngược chiều dương quy ước là chiều chuyển động, do đó vật chuyển động chậm dần đều.

* Ví dụ 2: Một người đi xe đạp chuyển động thẳng nhanh dần đều. Trong hai khoảng thời gian 4s liên tiếp, người này di chuyển được những quãng đường lần lượt là 24m và 64m. Tính gia tốc và tốc độ đầu của chuyển động.

* Lời giải:

 Chọn gốc thời gian là lúc vật ở chân dốc, chiều dương cùng chiều chuyển động.

Khi đó, ta có: t1 = 4s; d1 = s1 = 24m;

 t2 = 8s; d2 = s+ s2 = 24 + 64 = 88m;

Thay vào phương trình chuyển động theo thời gian: 

Tại thời điểm tcó:   (1)

Tại thời điểm tcó:   (2)

Giải hệ từ (1) và (2) ta được: 

Hy vọng với bài viết Đồ thị vận tốc thời gian, các công thức phương trình của chuyển động thẳng biến đổi đều Vật lí 10 bài 7 sách Chân trời sáng tạo ở trên đã giúp các em hiểu và nắm vững phần kiến thức này. Mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để lại nhận xét dưới bài viết để Hay Học Hỏi ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tốt.

• Xem các bài tập Vật lí 10 SGK Chân trời sáng tạo cùng chuyên mục

> Bài 1 trang 47 SGK Vật lí 10 (Chân trời sáng tạo): Một máy bay chở khách đạt tốc độ cất cánh là 297 km/h ở cuối đường băng sau 30 giây...

> Bài 2 trang 47 SGK Vật lí 10 (Chân trời sáng tạo): Xét một vận động viên chạy xe đạp trên một đoạn đường thẳng. Vận tốc của vận động viên...

> Bài 3 trang 47 SGK Vật lí 10 (Chân trời sáng tạo): Một ô tô đang chạy với tốc độ 54 km/h trên đoạn đường thẳng thì người lái xe hãm phanh cho ô tô...

> Bài 4 trang 47 SGK Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Chất điểm chuyển động có đồ thị vận tốc theo thời gian như hình 7P.1...

> Bài 5 trang 47 SGK Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Một người đứng ở sân ga nhìn thấy đoàn tàu bắt đầu chuyển động. Người này nhìn thấy toa thứ nhất...

• Xem thêm lý thuyết Vật lí 10 SGK Chân trời sáng tạo

> Lý thuyết Bài 1 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Khái quát về môn vật lí

> Lý thuyết Bài 2 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Vấn đề an toàn trong Vật lí

> Lý thuyết Bài 3 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Đơn vị và sai số trong Vật lí

> Lý thuyết Bài 4 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Chuyển động thẳng

> Lý thuyết Bài 5 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Chuyển động tổng hợp

> Lý thuyết Bài 6 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Thực hành đo tốc độ của vật chuyển động thẳng

> Lý thuyết Bài 8 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Thực hành đo gia tốc rơi tự do

> Lý thuyết Bài 9 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Chuyển động ném

> Lý thuyết Bài 10 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Ba định luật Newton về chuyển động

> Lý thuyết Bài 11 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Một số lực trong thực tiễn

> Lý thuyết Bài 12 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Chuyển động của vật trong chất lưu

> Lý thuyết Bài 13 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Tổng hợp lực – Phân tích lực

> Lý thuyết Bài 14 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Moment. Điều kiện cân bằng của vật

> Lý thuyết Bài 15 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Năng lượng và công

> Lý thuyết Bài 16 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Công suất – Hiệu suất

> Lý thuyết Bài 17 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Động năng và thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng

> Lý thuyết Bài 18 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng

> Lý thuyết Bài 19 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Các loại va chạm

> Lý thuyết Bài 20 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Động học của chuyển động tròn

> Lý thuyết Bài 21 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm

> Lý thuyết Bài 22 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Biến dạng của vật rắn. Đặc tính của lò xo

> Lý thuyết Bài 23 Vật lí 10 Chân trời sáng tạo: Định luật Hooke

Đánh giá & nhận xét

captcha