Bài viết về các đại lượng vật lý trong chuyển động thẳng
1. Khoảng thời gian
Khi một vật thể di chuyển từ nơi này sang nơi khác, vật thể đó cần một khoảng thời gian nhất định. Ký hiệu thời gian là t (thời gian). Đơn vị thời gian trong hệ thống quốc tế là giây (s).
2. Khoảng cách và độ dịch chuyển
Khoảng cách là độ dài quãng đường mà một vật đi được. Khoảng cách là một đại lượng vô hướng, không phụ thuộc vào hướng. Ký hiệu khoảng cách là d và đơn vị trong hệ thống quốc tế là mét (m).
Độ dịch chuyển là sự thay đổi vị trí của một vật thể. Độ dịch chuyển là một đại lượng vectơ, do đó độ dịch chuyển bao gồm độ lớn và hướng của độ dịch chuyển. Độ dịch chuyển phụ thuộc vào hướng nên có thể là dương hoặc âm. Nếu được biểu diễn trong hệ tọa độ Descartes thì theo quy ước, nếu hướng của độ dịch chuyển cùng chiều với trục x dương và trục y dương, thì độ dịch chuyển là dương. Ngược lại, nếu hướng của độ dịch chuyển cùng chiều với trục x âm và trục y âm thì độ dịch chuyển là âm. Hướng của độ dịch chuyển cũng thường được biểu thị bằng hướng bắc, đông, nam, tây. Ký hiệu của độ dịch chuyển là d và đơn vị của hệ thống quốc tế là mét (m).
Bài toán ví dụ 1:
Một học sinh di chuyển về phía đông một quãng đường 2 mét. Hỏi quãng đường và độ lớn của độ dịch chuyển của học sinh đó là bao nhiêu?
a = vị trí ban đầu, b = vị trí cuối cùng.
Khoảng cách (d) = 2 m
Độ lớn của độ dịch chuyển (d) = 2 m. Hướng dịch chuyển = hướng đông
Bài toán ví dụ 2:
Một học sinh di chuyển về phía đông 2 mét rồi di chuyển về phía tây 2 mét. Hỏi quãng đường và độ lớn của độ dịch chuyển của học sinh đó là bao nhiêu?
a = vị trí bắt đầu và vị trí cuối cùng
Khoảng cách (d) = 2 m + 2 m = 4 m
Độ lớn của độ dịch chuyển (d) = 2 m – 2 m = 0. Vị trí cuối bằng vị trí ban đầu, do đó không có sự dịch chuyển.
Bài toán ví dụ 3:
Một học sinh di chuyển về phía đông một quãng đường 2 mét, sau đó di chuyển về phía tây một quãng đường 1 mét. Hỏi quãng đường và độ lớn của độ dịch chuyển của học sinh đó là bao nhiêu?
a = vị trí bắt đầu, b = vị trí kết thúc.
Khoảng cách (d) = 2 m + 1 m = 3 m
Độ lớn của độ dịch chuyển (d) = 2 m – 1 m = 1 m. Hướng dịch chuyển = hướng đông
3. Tốc độ và vận tốc
Tốc độ là một đại lượng vô hướng, trong khi vận tốc là một đại lượng có hướng. Vận tốc bao gồm độ lớn và hướng của vận tốc. Ký hiệu của vận tốc là v và ký hiệu của vận tốc là v (v). Đơn vị quốc tế của tốc độ và vận tốc là mét trên giây (m/s).
a. Tốc độ trung bình và vận tốc trung bình
Bài toán ví dụ 1:
Một học sinh di chuyển về phía đông một quãng đường 2 mét trong 1 giây. Hỏi vận tốc trung bình và độ lớn của vận tốc trung bình của học sinh đó là bao nhiêu?
Hướng của vận tốc trung bình = hướng của độ dịch chuyển = về phía đông
Bài toán ví dụ 2:
Một học sinh di chuyển về phía đông quãng đường 2 mét trong 1 giây, sau đó di chuyển về phía tây quãng đường 1 mét trong 2 giây. Tốc độ trung bình và độ lớn vận tốc trung bình của học sinh đó là bao nhiêu?
Hướng của vận tốc trung bình = hướng của độ dịch chuyển = về phía đông
b. Tốc độ tức thời và vận tốc tức thời
Tốc độ tức thời = quãng đường rất nhỏ đi được trong một khoảng thời gian rất ngắn. Độ lớn của vận tốc tức thời = độ dịch chuyển rất nhỏ đi được trong một khoảng thời gian rất ngắn. Nếu bạn đã từng lái xe máy hoặc ô tô, chắc chắn bạn đã thấy đồng hồ tốc độ. Khi lái xe máy, tốc độ của xe máy thay đổi và được hiển thị trên đồng hồ tốc độ.
Trong vật lý, tốc độ tức thời thường được viết tắt là tốc độ. Tương tự, vận tốc tức thời thường được viết tắt là vận tốc. Xin lưu ý rằng chúng ta có thể thay thế độ lớn của vận tốc bằng tốc độ. Điều này là bởi vì độ lớn của vận tốc được coi là bằng tốc độ. Độ lớn của vận tốc được coi là bằng tốc độ vì quãng đường và độ lớn của độ dịch chuyển là như nhau nếu nó rất nhỏ. Mặc dù quãng đường và độ lớn của độ dịch chuyển không phải lúc nào cũng giống nhau (so sánh với phần thảo luận về quãng đường và độ dịch chuyển), nhưng nếu quãng đường và độ lớn của độ dịch chuyển rất nhỏ thì chúng phải có cùng giá trị.
4. Tăng tốc
Gia tốc là một đại lượng vectơ, do đó nó có độ lớn và hướng của gia tốc. Ký hiệu của gia tốc là a (gia tốc). Đơn vị SI của gia tốc là mét trên giây bình phương (m/s² ).
a. Gia tốc trung bình
Ví dụ bài toán:
Một chiếc xe bắt đầu chuyển động về phía đông từ trạng thái nghỉ cho đến khi đạt vận tốc 10 m/s trong 5 giây. Tính độ lớn của gia tốc trung bình!
Hướng của gia tốc trung bình là hướng về phía đông.
Trung bình, tốc độ của xe tăng 2 m/s mỗi giây. Nếu gia tốc của xe không đổi thì tốc độ của xe luôn tăng 2 m/s mỗi giây. Nếu gia tốc của xe không đổi thì tốc độ của xe không phải lúc nào cũng tăng 2 m/s mỗi giây. Có thể tốc độ của xe tăng 1 m/s ở giây đầu tiên, sau đó tăng 3 m/s ở giây thứ hai. Nhưng trung bình, khi chuyển động trong 5 giây, vận tốc của xe tăng 2 m/s mỗi giây.
b. Gia tốc tức thời
Gia tốc tức thời là sự thay đổi vận tốc trong một khoảng thời gian rất ngắn. Gia tốc tức thời thường được gọi là gia tốc. Do đó, nếu nói đến gia tốc, thì ý muốn nói là gia tốc tức thời. Một vật được cho là có gia tốc nếu vận tốc của nó thay đổi. Vận tốc cũng là một đại lượng vectơ, bao gồm độ lớn và hướng của vận tốc. Vì vậy, có ba điều kiện để một vật chuyển động được cho là đang có gia tốc. Thứ nhất, một vật được cho là có gia tốc nếu độ lớn của vận tốc hoặc tốc độ thay đổi (hướng của vận tốc không đổi).
Trong ví dụ đầu tiên, một chiếc xe ban đầu đứng yên (v = 0). Một giây sau, tốc độ của nó tăng lên 5 m/s. Tốc độ của xe tăng lên nên xe được gọi là đang tăng tốc. Trong ví dụ thứ hai, một chiếc xe ban đầu chuyển động với tốc độ 5 m/s. Một giây sau, xe dừng lại. Tốc độ của xe giảm xuống vì xe được gọi là đang trải nghiệm gia tốc âm hoặc xe đang trải nghiệm sự giảm tốc. Thứ hai, một vật được gọi là đang trải nghiệm gia tốc nếu hướng vận tốc của nó thay đổi (độ lớn của vận tốc hoặc tốc độ không đổi). Hướng của vận tốc = hướng của độ dịch chuyển = hướng chuyển động. Thứ ba, một vật được gọi là đang trải nghiệm gia tốc nếu cả độ lớn và hướng của vận tốc của nó thay đổi.
