Vat ly 10.008

Nếu vật có kích thước rất nhỏ so với chiều dài của quãng đường đi được hay rất nhỏ so vi phạm vi chuyển động thì vật đó được coi là chất điểm.. Khi chuyển động chất điểm vạch một đường t

CƠ HỌC

Chương I ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM

CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC

A TÓM TẮT LÍ THUYẾT

1 Chuyển động cơ học

Chuyển động cơ học là sự dời chỗ của vật thể, nghĩa là khoảng cách giữa vật và các vật đứng yên thay đổi theo thời gian

Mọi chuyển động cơ học đều có tính tương đối

2 Chất điểm

Mọi vật đều có kích thước Nếu vật có kích thước rất nhỏ so với chiều dài của quãng đường đi được hay rất nhỏ so vi phạm vi chuyển động thì vật đó được coi là chất điểm Khi chuyển động chất điểm vạch một đường trong không gian gọi là quĩ đạo, ta có thể coi vật như một điểm nằm ở trọng tâm của nó trên quỹ đạo

3 Xác định vị trí của một chất điểm

Để xác định vị trí của chất điểm, nguyên tắc chung là chọn một vật làm mốc và gắn trên vật mốc đó một hệ toạ độ (gọi là hệ quy chiếu)

a) Chất điểm chuyển động trên một đường thẳng

– Chọn trục x/x trùng với đường thẳng quỹ đạo, gốc toạ

độ O và chiều dương là tùy ý (để đơn giản, thường chọn

chiều dương là chiều chuyển động) (hình 1)

– Khi chất điểm ở M, vị trí của chất điểm xác định bởi toạ độ xM = OM

b) Chất điểm chuyển động trên một đường cong

– Chọn trục trùng với đường cong quỹ đạo Trên đó, chọn

điểm gốc O và chiều dương tùy ý (để đơn giản, thường chọn

chiều dương là chiều chuyển động) (hình 2)

– Khi chất điểm ở M, vị trí của chất điểm xác định bởi độ dài s của đoạn OM

4 Xác định thời gian

Để đo, đếm thời gian trong chuyển động, người ta phải chọn một gốc thời gian và dùng đồng hồ để đo thời gian

Gốc thời gian là thời điểm chọn trước để bắt đầu tính thời gian Gốc thời gian có thể chọn tùy ý, nhưng để đơn giản người ta thường chọn gốc thời gian là lúc bắt đầu khảo sát một hiện tượng

Trong hệ SI, đơn vị đo thời gian là giây (s)

5 Chuyển động tịnh tiến

Chuyển động của một vật là tịnh tiến khi đoạn thẳng nối hai điểm bất kì của vật luôn song song với chính nó

x / O M x

xM = (Hình 1)

(+) s

(Hình 2)

Khi khảo sát chuyển động tịnh tiến của một vật, ta chỉ cần khảo sát chuyển động của một điểm nào đó trên vật là đủ

B CÂU HỎI CƠ BẢN

1 Lấy thí dụ hình 1.2a và 1.2b để giải thích chuyển động là tương đối.

Hướng dẫn

Trong hình 3a, đối với người đứng trên mặt đất,

các giọt nước mưa gần như rơi theo phương thẳng

đứng, còn đối với người ngồi trên xe (hình 3b) thì

những giọt nước mưa rơi theo phương xiên

Như vậy, đối với những hệ quy chiếu khác nhau (ở đây là vị trí người quan sát khác nhau) thì chuyển động của những giọt mưa là khác nhau Vậy, chuyển động có tính tương đối

2 Trong chuyển động nào của Trái Đất thì ta có thể coi Trái Đất như một chất điểm?

Trong chuyển động nào của Trái Đất thì ta không thể coi Trái Đất như một chất điểm?

Hướng dẫn

– Trong chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời thì kích thước của Trái Đất là rất nhỏ so với khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời Trái đất lúc đó được coi là một chất điểm

– Trong chuyển động tự quay của Trái Đất quanh trục của nó, kích thước của Trái Đất không thể coi là rất nhỏ được nên không thể coi nó như một chất điểm

3 Vị trí của một chất điểm chuyển động trên đường thẳng được xác định như thế nào?

Hướng dẫn

Một trong những cách đơn giản để chuyển động vị trí của một chất điểm chuyển động trên đường thẳng là chọn một trục tọa độ trùng với đường thẳng quỹ đạo, vị trí của chất điểm xác định bằng tọa độ của nó trên trục tọa độ đã chọn

4 Có thể nói: Đối với người đi xe đạp, bàn đạp chuyển động tịnh tiến được không?

Hãy giải thích?

Hướng dẫn

Chuyển động của bàn đạp là chuyển động tịnh tiến vì khi xe chuyển động, đối với người ngồi trên xe, hai điểm bất kì trên bàn đạp có khoảng cách không đổi và luôn vạch

ra những quỹ đạo tròn giống nhau

C BÀI TẬP

ĐỀ BÀI

1 Dựa vào bảng giờ tàu dưới đây, hãy xác định thời gian tàu chạy từ ga Hà Nội đến ga

Sài Gòn

Bảng giờ tàu Thống Nhất Bắc Nam S1

(Hình 3)

Huế 7h50ph 7h58ph

2 Dựa vào bảng giờ tàu hãy xác định thời gian tàu chạy từ ga hà Nội đến từng ga trên

đường đi Biểu diễn trên trục thời gian các kết quả tìm được Lấy gốc O là lúc tàu xuất phát từ ga Hà Nội và cho tương ứng 1cm với 2giờ

3 Chuyến bay của hãng Hàng không Việt Nam từ Hà Nội đi Pari (Cộng hòa Pháp)

khởi hành vào lúc 19h30 giờ Hà Nội ngày hôm trước, đến Pari lúc 6h30 sáng hôm sau theo giờ đại phương Biết giờ Pari chậm hơn giờ Hà Nội 6 giờ, hỏi lúc máy bay đến Pari là mấy giờ theo giờ Hà Nội? Thời gian bay là bao nhiêu?

HƯỚNG DẪN VÀ ĐÁP SỐ

1 Để đơn giản ta coi chuyển động của tàu theo ba giai đoạn theo thời gian: Trong ngày

thứ nhất: Từ 19h00 đến 24h00; trong ngày thứ hai: từ 0h00 (tức lúc 24h00) đến 24h00; trong ngày thứ ba: từ 0h00 đến 4h00

Thời gian tàu chạy từ Hà Nội đến Sài Gòn (tính cả thời gian tàu đỗ ở các ga): t = (24 – 19) + 24 + (4 – 0) = 33 giờ

Có thể tính cách khác bằng cách cộng thời gian tàu chuyển động giữa hai ga liên tiếp với ga đầu là Hà Nội và ga cuối là Sài gòn

2 Thời gian tính như sau:

* Hà Nội – Vinh: t1 = (0h34ph – 0) + (24h – 19h) = 5h34ph

* Hà Nội – Huế: t2 = (7h50ph – 0) + (24h – 19h) = 12h50ph

* Hà Nội – Đà Nẵng: t3 = (10h32ph – 0) + (24h – 19h) = 15h32ph

* Hà Nội – Nha Trang: t4 = (19h55ph – 0) + (24h – 19h) = 24h55ph

* Hà Nội – Sài gòn: t5 = 33h00ph

Biểu diễn trên trục thời gian (hình 4):

3 Vì giờ Pari chậm hơn giờ Hà Nội 6 giờ nên thời điểm máy bay đến Pari tính theo giờ

Hà Nội là: t = 6h30 + 6h00 = 12h30ph

Thời gian bay: tH-P = (12h30 – 0h00) + (24h00 – 19h30) = 17giờ

5h34ph 12h50ph 15h32ph 24h55ph 33h00ph

Thời gian

0

(Hình 4)

CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU

A TÓM TẮT LÍ THUYẾT

1 Độ dời

Giả sử tại thời điểm t1 chất điểm ở vị trí M1 có tọa độ x1, tại thời điểm t2 chất điểm ở vị trí M2 có tọa độ x2 (hình 5)

Độ dời của chất điểm trong khoảng thời gian t = t2 – t1

là đoạn thẳng M1M2 có giá trị đại số là x = x2 – x1

Nếu x > 0 thì chiều chuyển động trùng với chiều dương của trục toạ độ Ox Nếu x <

0 thì chiều chuyển động ngược với chiều dương

Nếu trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 chuyển động chỉ thựchiện theo một chiềuthì quãng đường đi được bằng M 1 M 2và trùng với độ dời

2 Vận tốc trung bình

Vận tốc trung bình vtb trong khoảng thời gian t1 đến t2 được đo bằng thương số của độ dời x và khoảng thời gian t = t2 – t1 đó

Vtb =

1 2

2 1

t t

M M

 = xt





Đơn vị của vận tốc là m/s

Ngoài ra còn dùng các đơn vị khác: 1km/h = 10003600ms = m / s

6 , 3

1

3 Vận tốc tức thời

Để đặc trưng chính xác cho độ nhanh chậm của chuyển động, người ta dùng vận tốc tức thời Vận tốc tức thời tại thời điểm t (giữa t1 và t2) tính bởi:

Vtt =

1 2

1 2 t t

x x





= xt





(khi t rất nhỏ) Đơn vị của vận tốc tức thời là m/s hay km/h

Trong đời sống ta thường gọi độ lớn của vận tốc là tốc độ

4 Chuyển động thẳng đều

a) Định nghĩa

Chuyển động thẳng đều là chuyển động thẳng trong đó vận tốc không đổi

b) Phương trình chuyển động thẳng đều

– Phương trình: x = xo +v.t

Trong đó xo là toạ độ ban đầu, v là vận tốc của chuyển động, x là toạ độ của chất điểm

ở thời điểm t

– Dạng đồ thị toạ độ của chuyển động được vẽ trên hình

6

Trường hợp v > 0

Trường hợp v < 0

α

t(s)

x(m)

xo x

t (Hình 6) O

O x1 x2 x (Hình 5)

M1 M2

Trên đồ thị ta có: tgα =

t

x

= v Tức là trong chuyển động thẳng đều, hệ số góc của đồ thị bằng vận tốc của chất

điểm

c) Đồ thị vận tốc theo thời gian

Trong chuyển động thẳng đều, đồ thị vận tốc theo thời

gian là một đường thẳng song song với trục thời gian như

hình 7

B CÂU HỎI CƠ BẢN

1 Chọn câu sai.

A Chuyển động thẳng với vận tốc vó chiều không đổi là chuyển động thẳng đều

B Chuyển động thẳng đều có đồ thị vận tốc theo thời gian là một đường song song với trục hoành Ot

C Chuyển động thẳng đều có vận tốc tức thời không đổi

D Trong chuyển động thẳng đều, đồ thị theo thời gian của toạ độ và của vận tốc là những đường thẳng

Hướng dẫn

Câu A sai, vì vận tốc có chiều không đổi chỉ cho biết đó là chuyển động thẳng mà thôi

C BÀI TẬP

ĐỀ BÀI

Trong các bài tập dưới đây, coi các chuyển động là thẳng

1 Kỉ lục thế giới chạy 100m nam là 9,78s Em hãy tính vận tốc trung bình của nhà vô

địch trên bằng km/h và so sánh với vận tốc trung bình của xe máy là 35km/h

2 Trong Đại hội Thể thao Toàn quốc năm 2002, chị Nguyễn Thị Tĩnh đã phá kỉ lục

quốc gia về chạy 200m và 400m Chị đã chạy 200m hết 24,06s và 400m hết 53,86s Em hãy tính vận tốc trung bình của chị bằng km/h trong hai cự li chạy trên

3 Tàu Thống nhất chạy từ Hà Nội vào Thành phố Hồ Chí Minh khởi hành lúc 19giờ

thứ ba Sau 36giờ, tàu đến ga cuối cùng Hỏi lúc đó là mấy giờ của ngày nào trong tuần? Biết đường tàu dài 1726km Tính vận tốc trung bình của tàu

4 Trên nửa quãng đường, một ôtô chuyển động đều với vận tốc 50km/h, trên nửa

quãng đường còn lại, xe chạy với vận tốc không đổi 60km/h Tính vận tốc trung bình của ôtô trên cả quãng đường nói trên

5. Dựa vào bảng giờ tàu thống nhất – S1, lập bảng thời gian tàu chạy, khoảng cách giữa các ga và vận tốc trung bình của tàu trên từng đoạn đường giữa các ga Biết vị trí các ga trên tuyến đường sắt là:

Ga Hà Nội Vinh Huế Đà Nẵng Nha Trang Sài Gòn

Cột cây

x – xo v

v(m/s)

t(s) O

(Hình 7)

HƯỚNG DẪN VÀ ĐÁP SỐ

1 Vận tốc trung bình: vtb = st = 9100,78= 10,22m/s = 36,79km/h

So sánh: vtb = 36,79 km/h > 35 km/h

2 Ở cự li 200m: vtb = st = 24200,06 = 8,31m/s = 29,92km/h

Ở cự li 400m: vtb = st = 53400,86 = 7,43m/s = 26,75km/h

3 Gọi t là thời điểm tàu đến ga cuối cùng và vì 36h > 24h (thời gian của một ngày)

nên có thể viết: (24h – 19h) + 24h + (t – 0) = 36h  t = 7h

Vậy tàu đến ga cuối lúc 7h00 ngày thứ năm

Vận tốc trung bình: vtb = st = 172636 = 47,9 km/h

4 Gọi s là quãng đường (trùng với giá trị của độ dời).

Thời gian ôtô chuyển động mỗi nửa quãng đường: t1 = 2.s50 và t2 = 2.s60

Vận tốc trung bình: vtb =

2

1 t t

s

 =

120

s 100

s s

 = 120120.100100

5 * Đoạn đường Hà Nội – Vinh: Khoảng cách: s1 = 319km

Thời gian chạy: t1 = (0h34ph – 0h) + (24h00 – 19h00) = 5h34ph = 5,57h

Vận tốc trung bình: v1 =

1

1 t

s

= 5319,57= 57,3 km/h

* Đoạn đường Vinh – Huế: Khoảng cách: s2 = 688 – 319 = 369km

Thời gian chạy: t2 = 7h50ph – 0h42 = 7h8ph = 7,13h

Vận tốc trung bình: v2 =

2

2 t

s

= 7369,13 = 51,8 km/h

* Đoạn đường Huế – Đà Nẵng: Khoảng cách: s3 = 791 – 688 = 103 km

Thời gian chạy: t3 = 10h32ph – 7h58 = 2h34ph = 2,57h

Vận tốc trung bình: v3 =

3

3

t

s = 2103,57 = 40,07 km/h

* Đoạn đường Đà Nẵng – Nha Trang:

Khoảng cách: s4 = 1315 – 791 = 524 km

Thời gian chạy: t4 = 19h55ph – 10h47ph = 9h8ph = 9,13h

Vận tốc trung bình: v4 =

4

4 t

s

= 9524,13 = 57,39 km/h

* Đoạn đường Nha Trang – Sài gòn:

Khoảng cách: s5 = 1726 – 1315 = 411 km

Thời gian chạy: t5 = (4h00 – 0h) + (24h00 – 20h03ph = 7h57ph = 7,95h Vận tốc trung bình: v5 =

5

5

t

s = 7411,95 = 51,7 km/h

Dựa vào các số liệu đã tính trên, ta có thể lập bảng sau:

Từ ga đến ga Khoảng cách Thời gian tàuchạy trung bình Vận tốc