Định nghĩa chuyển động thẳng không đều
Chuyển động thẳng không đều là chuyển động với gia tốc không đổi. Nói cách khác, chuyển động thẳng không đều = chuyển động với gia tốc không đổi và hướng của gia tốc không đổi. Hướng của gia tốc không đổi = hướng của vận tốc không đổi = hướng của độ dịch chuyển không đổi = hướng chuyển động không đổi = vật chuyển động trên đường thẳng. Độ lớn của gia tốc không đổi có nghĩa là độ lớn của vận tốc hoặc tốc độ tăng đều đặn.
Ví dụ đầu tiên:
Một vật ban đầu đứng yên. Một giây sau, vật chuyển động với tốc độ 2 m/s. Hai giây sau, vật chuyển động với tốc độ 4 m/s. Ba giây sau, vật chuyển động với tốc độ 6 m/s. Bốn giây sau, vật chuyển động với tốc độ 8 m/s. Và cứ thế tiếp tục...
Cứ mỗi giây, tốc độ của vật tăng thêm 2 m/s. Vật chịu gia tốc không đổi là 2 m/s²/giây hoặc 2 m/s²/giây hoặc 2 m/ s².
Ví dụ thứ hai:
Một vật ban đầu chuyển động với tốc độ 10 m/s. Một giây sau...
Tốc độ giảm xuống còn 9 m/s. Hai giây sau, tốc độ giảm xuống còn 8 m/s. Ba giây sau, tốc độ giảm xuống còn 7 m/s. Bốn giây sau, tốc độ giảm xuống còn 6 m/s. Và cứ thế tiếp tục… Cứ mỗi 1 giây, tốc độ của vật giảm đi 1 m/s. Vật có gia tốc giảm dần không đổi là 1 m/s²/giây, hay 1 m/s²/giây hoặc 1 m/ s².
Phương trình chuyển động thẳng không đều
Có ba công thức phương trình thường được sử dụng:
v t = v o + at
d = v o t + 1⁄2 at 2
v t 2 = v o 2 + 2 ad
v₀ = vận tốc ban đầu (mét/giây), vᵢ = vận tốc cuối (mét/giây), a = gia tốc (mét/giây²), t = khoảng thời gian (giây), d = quãng đường (mét).
Bài toán ví dụ 1:
Một hạt ban đầu đứng yên, sau đó chịu gia tốc không đổi là 2 m/s² trong 10 giây. Tính vận tốc cuối cùng của hạt.
Giải pháp:
Không cần phương trình:
Gia tốc (a) = 2 m/s² có nghĩa là vận tốc (v) tăng 2 m/s mỗi giây. Sau 2 giây, v = 4 m/s. Sau 10 giây, v = 20 m/s.
Sử dụng phương trình:
Đã biết: v o = 0 m/s (hạt đứng yên), a = 2 m/s² , t = 10 s
Cần tìm: v t
v t = v o + at = 0 + (2)(10) = 20 m/s
Bài toán ví dụ 2:
Một chiếc xe ô tô đang di chuyển trên đường thẳng với tốc độ 60 km/h. Vì gặp chướng ngại vật, người lái xe phanh gấp, khiến xe giảm tốc với gia tốc 10 m/s². Hỏi xe còn đi được quãng đường bao nhiêu nữa mới dừng hẳn sau khi đã phanh?
Đã biết:
v o = 60 km/h = 60(1000 m)/3600 s = 17 m/s
v t = 0 m/s (xe dừng lại)
2a = – 10 m/s
Cần tìm: khoảng cách (d)
Giải pháp:
v t 2 = v o 2 + 2 ad
(0) 2 = (17) 2 + 2(-10) d
0 = 289 – 20 ngày
289 = 20 ngày
d = 289 : 20 = 14.45 mét
Bài toán ví dụ 3:
Đồ thị dưới đây là đồ thị chuyển động thẳng không đều, v biểu thị vận tốc và t biểu thị thời gian. Độ lớn gia tốc của các vật thể dựa trên đồ thị là…
Bài toán ví dụ 4:
Chuyển động của một chiếc xe tạo ra đồ thị biểu diễn vận tốc (v) theo thời gian (t) như hình bên cạnh. Nếu diện tích dưới đồ thị (phần tô đậm) là 48 m, thì gia tốc của xe là …
Diện tích phần tô đậm = tổng khoảng cách = 48 mét
v o = 8 m/s, v t = 16 m/s, t = 1 m/s
v t = v o + at
16 = 8 + a (1)
a = 16 – 8
a = 8 m/ s²
or
Các câu hỏi và câu trả lời về khái niệm chuyển động thẳng không đều
- Chuyển động thẳng không đều là gì?
Chuyển động thẳng không đều đề cập đến chuyển động của một vật dọc theo đường thẳng với vận tốc hoặc tốc độ thay đổi.
- Chuyển động thẳng không đều được biểu diễn trên đồ thị quãng đường-thời gian như thế nào?
Chuyển động thẳng không đều được biểu diễn bằng một đường cong trên đồ thị quãng đường-thời gian.
- Gia tốc đóng vai trò gì trong chuyển động thẳng không đều?
Gia tốc là yếu tố quan trọng trong chuyển động thẳng không đều. Nó là tốc độ thay đổi của vận tốc theo thời gian.
- Làm thế nào để nhận biết chuyển động thẳng không đều trên đồ thị vận tốc-thời gian?
Chuyển động thẳng không đều được biểu diễn bằng một đường không nằm ngang (tăng hoặc giảm) trên đồ thị vận tốc-thời gian, cho thấy vận tốc thay đổi theo thời gian.
- Đơn vị của gia tốc trong Hệ thống đơn vị quốc tế (SI) là gì?
Đơn vị của gia tốc trong hệ SI là mét trên giây bình phương (m/s²).
- Công thức tính độ dịch chuyển trong chuyển động thẳng không đều là gì, khi biết vận tốc ban đầu, gia tốc và thời gian?
Công thức là s = ut + ½at², trong đó s là độ dịch chuyển, u là vận tốc ban đầu, a là gia tốc và t là thời gian.
- Trong chuyển động thẳng không đều, độ dịch chuyển 's' có thể âm không?
Đúng vậy, độ dịch chuyển 's' có thể âm trong chuyển động thẳng không đều. Điều này cho thấy chuyển động theo hướng ngược lại với hướng dương đã chọn.
- Liệu một vật thể chuyển động thẳng không đều có thể dừng lại được không?
Đúng vậy, một vật chuyển động thẳng không đều có thể dừng lại nếu gia tốc của nó ngược chiều chuyển động và làm giảm đáng kể vận tốc của vật xuống bằng không.
- Công thức tính vận tốc cuối trong chuyển động thẳng không đều là gì, khi biết vận tốc ban đầu, gia tốc ban đầu và thời gian?
Công thức là v = u + at, trong đó v là vận tốc cuối, u là vận tốc ban đầu, a là gia tốc và t là thời gian.
- Khái niệm gia tốc giật (jerk) được áp dụng như thế nào đối với chuyển động thẳng không đều?
Gia tốc giật (jerk) là tốc độ thay đổi của gia tốc. Trong chuyển động thẳng không đều, nếu gia tốc không đổi và thay đổi theo thời gian, thì sẽ có gia tốc giật.
