Chuyển động thẳng – các vấn đề và lời giải

Chuyển động thẳng – các vấn đề và lời giải

1. Đồ thị vận tốc (v) theo thời gian (t) được thể hiện trong hình dưới đây. Theo đồ thị, gia tốc giảm dần là bao nhiêu?

Dung dịch

AB = chuyển động với gia tốc không đổi , BC = chuyển động với vận tốc không đổi , CD = chuyển động với gia tốc giảm dần không đổi.

2. Đồ thị chuyển động thẳng được thể hiện trong hình dưới đây. Quãng đường mà vật đi được từ thời điểm 0 giây đến 8 giây là bao nhiêu?

Dung dịch

Diện tích 1 = diện tích tam giác = ½ (4-0)(12-0) = ½ (4)(12) = (2)(12) = 24

Diện tích 2 = diện tích hình chữ nhật = (8-4)(12-0) = (4)(12) = 48

Quãng đường đi được trong 8 giây = 24 mét + 48 mét = 72 mét.

3. Đồ thị vận tốc (v) theo thời gian (t) của chuyển động thẳng được thể hiện trong hình dưới đây. Quãng đường đi được trong 12 giây là bao nhiêu?

Dung dịch

Diện tích 1 = diện tích tam giác = ½ (2-0)(4-0) = ½ (2)(4) = 4

Diện tích 2 = diện tích hình chữ nhật = (6-2)(4-0) = (4)(4) = 16

Diện tích 3 = diện tích tam giác = ½ (8-6)(4-0) = ½ (2)(4) = 4

Diện tích 4 = diện tích tam giác = ½ (10-8)(4-0) = ½ (2)(4) = 4

Diện tích 5 = diện tích hình vuông = (12-10)(4-0) = (2)(4) = 8

Quãng đường đi được trong 12 giây = 4 + 16 + 4 + 4 + 8 = 36 mét

4. Một vật chuyển động với vận tốc không đổi 36 km/giờ trong 5 giây, sau đó tăng tốc 1 m/s² ^trong 10 giây và sau đó giảm tốc 2 m/s² ^cho đến khi dừng lại. Đồ thị nào (vt) biểu diễn chuyển động của vật?

Đã biết:

Chuyển động 1 = vận tốc không đổi

Vận tốc không đổi (v) = 36 km/h = 36 (1000 m) / 3600 s = 36,000 m / 3600 s = 10 m/s

Khoảng thời gian (t) = 5 giây

Chuyển động 2 = gia tốc không đổi

Vận tốc ban đầu (v _o ) = vận tốc chuyển động 1 = 10 m/s

Gia tốc (a) = 1 m/ ^s²

Khoảng thời gian (t) = 10 giây

Chuyển động 3 = giảm tốc không đổi

Gia tốc giảm dần (a) = -2 m/ ^s²

Vận tốc cuối (v _t ) = 0 m/s

Cần tìm: Đồ thị nào thể hiện hành trình của vật thể?

Giải pháp:

Vận tốc cuối cùng của chuyển động 2:

v _t = v _o + at

v _t = 10 + (1)(10) = 10 + 10 = 20 m/s

Vận tốc cuối cùng của chuyển động 2 (v _t ) = vận tốc ban đầu của chuyển động 3 (v _o ) = 20 m/s

Khoảng thời gian chuyển động 3:

v _t = v _o + at

0 = 20 + (-2)(t)

0 = 20 – 2t

20 = 2t

t = 20 / 2

t = 10 giây

Chuyển động 1: Vật chuyển động với vận tốc không đổi 10 m/s trong 5 giây.

Chuyển động 2: Vật được gia tốc trong 10 giây cho đến khi đạt vận tốc 20 m/s.

Chuyển động 3: Vật thể giảm tốc trong 10 giây cho đến khi dừng lại.

Đồ thị B thể hiện hành trình của vật thể.

5. Một chiếc xe di chuyển với vận tốc không đổi 5 m/s trong 10 giây, sau đó tăng tốc 1 m/s² ^trong 5 giây. Tiếp theo, xe giảm tốc đến khi dừng lại sau khi đi được 137.5 mét. Đồ thị nào (vt) biểu diễn quãng đường di chuyển của vật?

Đã biết:

Chuyển động 1 = chuyển động với vận tốc không đổi

Vận tốc không đổi (v) = 5 m/s

Khoảng thời gian (t) = 10 giây

Chuyển động 2 = chuyển động với gia tốc không đổi

Vận tốc ban đầu (v _o ) = vận tốc chuyển động 1 = 5 m/s

Gia tốc (a) = 1 m/ ^s²

Khoảng thời gian (t) = 5 giây

Vận tốc cuối (v _t ) = 0 m/s

Tổng quãng đường (giây) = 137.5 m/giây

Cần tìm: Đồ thị thể hiện hành trình của xe ô tô

Giải pháp:

Khoảng cách di chuyển 1:

s = vt = (5)(10) = 50 mét

Khoảng cách di chuyển 2:

s = v _o t + ½ at ² = (5)(5) + ½ (1)(5) ² = 25 + ½ (25) = 25 + 12.5 = 37.5 mét

Khoảng cách di chuyển 3:

137.5 – (50 + 37.5) = 137.5 – 87.5 = 50 mét

Vận tốc cuối cùng của chuyển động 2:

Vận tốc cuối cùng của chuyển động 2 được tính toán bằng cách sử dụng dữ liệu của chuyển động 2:

v _t = v _o + at

v _t = 5 + (1)(5) = 5 + 5 = 10 m/s

Vận tốc cuối của chuyển động 2 (v _t ) = vận tốc ban đầu của chuyển động 3 (v _o ) = 10 m/s

Khoảng thời gian cho chuyển động 3:

Khoảng thời gian được tính toán sau khi tìm được gia tốc giảm dần. Gia tốc giảm dần (a) và khoảng thời gian (t) được tính toán bằng cách sử dụng dữ liệu chuyển động 3.

Sự giảm tốc của vật thể đang chuyển động 3:

v _t ² = v _o ² + 2 ad

0 ² = 10 ² + 2 a (50)

0 = 100 + 100 a

100 = -100 a

a = – 100 / 100

a = – 1 m/s ²

Khoảng thời gian chuyển động 3:

v _t = v _o + at

0 = 10 + (-1) t

0 = 10 – t

t = 10 giây

Chuyển động 1: Vật chuyển động với vận tốc không đổi 5 m/s trong 10 giây.

Chuyển động 2: Vật chuyển động trong 5 giây cho đến khi vận tốc của nó bằng 10 m/s.

Chuyển động 3: Vật thể giảm tốc trong 10 giây cho đến khi dừng lại.

6. Một ô tô có khối lượng 800 kg di chuyển trên đường thẳng với vận tốc ban đầu là 36 km/giờ. Sau khi đi được 150 mét, vận tốc của ô tô bằng 72 km/giờ. Xác định khoảng thời gian giữa hai lần di chuyển.

Đã biết:

v _o = 36 km/giờ = 36,000 mét / 3600 giây = 10 m/s

v _t = 72 km/giờ = 72,000 mét / 3600 giây = 20 m/s

d = 150 mét

Cần tìm: khoảng thời gian (t)

Giải pháp:

Ba phương trình chuyển động với gia tốc không đổi:

v _t = v _o + at

d = v _o t + ½ at ²

v _t ² = v _o ² + 2 ad

Sự tăng tốc :

v _t ² = v _o ² + 2 ad

20 ² = 10 ² + 2 a (150)

400 = 100 + 300 a

400 – 100 = 300 a

300 = 300 a

a = 300/300

a = 1 m/ ^s²

Khoảng thời gian:

v _t = v _o + at

20 = 10 + (1) t

20 – 10 = t

t = 10 giây

7. Một chiếc xe ô tô di chuyển với vận tốc không đổi 20 m/s. Xe dừng lại sau 5 giây sau khi giảm tốc. Hỏi quãng đường xe đi được là bao nhiêu?

Đã biết:

Tốc độ ban đầu (v _o ) = 20 m/s

Tốc độ cuối (v _t ) = 0 m/s

Khoảng thời gian (t) = 5 giây

Cần tìm: khoảng cách (d)

Giải pháp:

giảm tốc:

v _t = v _o + at

0 = 20 + a 5

-20 = 5a

a = -20/5

a = -4 m/ ^s²

Khoảng cách di chuyển bằng ô tô:

d = v _o t + 1/2 at ²

d = (20)(5) + 1/2 (-4)(5) ² = (20)(5) + (-2)(25)

d = 100 – 50

d = 50 mét

8. Khoảng cách và thời gian di chuyển của một vật thể được thể hiện trong bảng dưới đây.

Xác định các loại chuyển động mà vật 1 và vật 2 trải qua…

Dung dịch

Đối tượng 1:

v = s / t

v = vận tốc , s = quãng đường , t = khoảng thời gian

v = 60/15 = 4 cm/s

v = 80/20 = 4 cm/s

v = 100/25 = 4 cm/s

Vận tốc không đổi = chuyển động thẳng đều.

Đối tượng 2:

v = s / t

v = vận tốc, s = quãng đường , t = khoảng thời gian

v = 4/2 = 2 cm/s

v = 9/3 = 3 cm/s

v = 25/5 = 5 cm/s

Vận tốc tăng = chuyển động thẳng không đều, có gia tốc.

1. Câu hỏi: Điều gì phân biệt chuyển động thẳng với các loại chuyển động khác? Câu trả lời: Chuyển động thẳng là sự chuyển động của một vật dọc theo một đường thẳng theo một hướng duy nhất. Khác với chuyển động quay hoặc chuyển động dao động, hướng chuyển động của vật thẳng không thay đổi.
2. Câu hỏi: Trong chuyển động thẳng, khoảng cách khác với độ dịch chuyển như thế nào? Câu trả lời: Khoảng cách là tổng độ dài quãng đường mà một vật chuyển động đi được, trong khi độ dịch chuyển là khoảng cách đường thẳng giữa vị trí ban đầu và vị trí cuối cùng, cùng với hướng chuyển động. Độ dịch chuyển là một đại lượng vectơ, trong khi khoảng cách là một đại lượng vô hướng.
3. Câu hỏi: Tại sao tốc độ và vận tốc có thể có giá trị khác nhau đối với cùng một chuyển động? Câu trả lời: Tốc độ là một đại lượng vô hướng đo độ nhanh chậm của chuyển động mà không xét đến hướng, trong khi vận tốc là một đại lượng vectơ bao gồm cả độ lớn và hướng. Đối với chuyển động thẳng, nếu có bất kỳ sự thay đổi nào về hướng, tốc độ trung bình có thể khác với độ lớn của vận tốc trung bình.
4. Câu hỏi: Khi nói một vật thể chuyển động thẳng đều, ta có nghĩa là gì? Câu trả lời: Một vật chuyển động đều theo đường thẳng với vận tốc không đổi. Điều này có nghĩa là tốc độ và hướng chuyển động của nó không thay đổi theo thời gian.
5. Câu hỏi: Làm thế nào một vật thể có thể có tốc độ không đổi nhưng vận tốc lại thay đổi trong chuyển động thẳng? Câu trả lời: Đối với một vật chuyển động thẳng, điều này chỉ có thể xảy ra nếu hướng chuyển động thay đổi. Tuy nhiên, trong chuyển động thẳng thực sự, hướng chuyển động vẫn không đổi. Nếu hướng chuyển động thay đổi, về mặt kỹ thuật, nó không còn là chuyển động thẳng thuần túy nữa.
6. Câu hỏi: Gia tốc đóng vai trò gì trong chuyển động thẳng? Câu trả lời: Gia tốc biểu thị sự thay đổi vận tốc theo thời gian. Trong chuyển động thẳng, điều này có thể có nghĩa là tốc độ tăng hoặc giảm, hoặc thay đổi hướng (nếu chuyển động không hoàn toàn thẳng). Gia tốc khác không cho thấy vận tốc của vật đang thay đổi.
7. Câu hỏi: Gia tốc âm, hay giảm tốc, biểu hiện như thế nào trong chuyển động thẳng? Câu trả lời: Trong ngữ cảnh chuyển động thẳng, gia tốc âm (thường được gọi là giảm tốc) đề cập đến sự giảm tốc độ dọc theo cùng một đường thẳng. Đó là gia tốc theo hướng ngược lại với chuyển động.
8. Câu hỏi: Theo định luật II của Newton, mối quan hệ giữa lực tổng hợp và gia tốc trong chuyển động thẳng là gì? Câu trả lời: Theo định luật thứ hai của Newton, lực tổng hợp tác dụng lên một vật tỷ lệ thuận với gia tốc mà vật đó trải qua và cùng hướng với gia tốc đó. Cụ thể hơn, $F=ma$, Nơi $F$ là lực tổng hợp, $m$ là khối lượng của vật và $a$ Đó là gia tốc của nó.
9. Câu hỏi: Nếu một chiếc xe đang chuyển động thẳng và dừng lại, liệu ta có thể nói độ dịch chuyển cuối cùng của nó bằng không không? Câu trả lời: Không. Độ dịch chuyển là khoảng cách đường thẳng giữa vị trí ban đầu và vị trí cuối cùng, có tính đến hướng. Nếu xe đã di chuyển từ vị trí ban đầu trước khi dừng lại, thì độ dịch chuyển không bằng không; chỉ có vận tốc cuối cùng của nó bằng không.

10. Câu hỏi: Khái niệm quán tính liên quan đến chuyển động thẳng như thế nào? Trả lời: Quán tính là khả năng chống lại sự thay đổi trạng thái chuyển động của một vật. Đối với một vật chuyển động thẳng, quán tính có nghĩa là vật đó sẽ tiếp tục chuyển động theo đường thẳng với vận tốc không đổi trừ khi có lực tác động từ bên ngoài.