Lý 8 Bài 2: Vận tốc

- Vận tốc là đại lượng vật lí đặc trưng cho mức độ nhanh hay chậm của chuyển động và độ lớn của vận tốc được xác định bằng độ dài quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian.

Chú ý: Dựa vào vận tốc có thể so sánh chuyển động của các vật nhanh hay chậm:

• Vật có vận tốc càng lớn thì chuyển động càng nhanh.

• Vật có vận tốc càng nhỏ thì chuyển động càng chậm.

- Công thức: \(v = \frac{s}{t} \)

+ Trong đó:

• s là độ dài quãng đường đi được

• v là vận tốc

• t là thời gian để đi hết quãng đường

- Đơn vị của vận tốc phụ thuộc vào đơn vị độ dài và đơn vị thời gian.

- Đơn vị hợp pháp của vận tốc là mét trên giây (m/s) và kilômét trên giờ (km/h)

- Mối liên hệ giữa m/s và km/h:

\(\begin{array}{l} 1\,m/s = \frac{{0,001}}{{\frac{1}{{3600}}}} = 3,6\,km/s\\ 1\,km/s = \frac{{1000}}{{3600}} \approx 0,28\,m/s \end{array} \)

- Độ lớn của vận tốc được đo bằng dụng cụ gọi là tốc kế (hay đồng hồ vận tốc). Tốc kế thường gắn trên xe ô tô, xe máy để đo vận tốc chuyển động của xe.

- Độ lớn của vận tốc được đo bằng dụng cụ gọi là tốc kế (hay đồng hồ vận tốc). Tốc kế thường gắn trên xe ô tô, xe máy để đo vận tốc chuyển động của xe.

- Lưu ý:

+ Trong hàng hải người ta thường dùng “nút” làm đơn vị đo vận tốc:

1 nút = 1 hải lý/h = 1,852 km/h = 0,514 m/s hay 1m/s = nút.

+ Vận tốc ánh sáng: 300.000 km/s.

• Đơn vị độ dài người ta còn dùng là “năm ánh sáng”.

• Năm ánh sáng là quãng đường ánh sáng truyền đi trong thời gian một năm.

• Ánh sáng = 9,4608.1012 km ≈ 1016m.

Ví dụ: Khoảng cách từ ngôi sao gần nhất đến Trái Đất là 4,3 năm ánh sáng (gần bằng 43 triệu tỉ mét).

a) Công thức vận tốc

• Công thức vận tốc: \(v = \frac{s}{t} \)

• Tính quãng đường đi được khi biết vận tốc và thời gian: s = v.t

• Tính thời gian khi biết vận tốc và quãng đường đi được: \(t = \frac{s}{v} \)

b) So sánh chuyển động nhanh hay chậm

- Căn cứ vào vận tốc của các chuyển động trong cùng một đơn vị: Nếu vật nào có vận tốc lớn hơn thì chuyển động nhanh hơn, vật nào có vận tốc nhỏ hơn thì chuyển động chậm hơn.

Ví dụ: v₁ = 3 km/h, v₂ = 6 km/h thì v₁ < v₂

- Nếu đề bài hỏi vận tốc của vật này lớn gấp mấy lần vận tốc của vật kia thì ta lập tỉ số giữa hai vận tốc.

- Vật A chuyển động, vật B cũng chuyển động. Tìm vận tốc của vật A so với vật B.

+ Khi hai vật chuyển động cùng chiều:

• v = v_A – v_B (v_A > v_B) ⇒ Vật A lại gần vật B

• v = v_B – v_A (v_A < v_B) ⇒ Vật B đi xa hơn vật A

+ Khi hai vật chuyển động ngược chiều:

• Nếu hai vật chuyển động ngược chiều thì ta cộng vận tốc của chúng lại với nhau (v = v_A + v_B)

c) Bài toán hai vật chuyển động gặp nhau

- Hai vật chuyển động ngược chiều

+ Nếu hai vật chuyển động ngược chiều, khi gặp nhau, tổng quãng đường đã đi bằng khoảng cách của hai vật.

+  Hai vật A và B chuyển động ngược chiều, gặp nhau tại G

+ Trong đó:

• S₁ là quãng đường vật A đi tới G

• S₂ là quãng đường vật B đi tới G

+ AB là tổng quãng đường hai vật đã đi: AB = S = S₁ + S₂

Chú ý: Nếu hai vật xuất phát cùng một lúc thì thời gian chuyển động của hai vật cho đến khi gặp nhau thì bằng nhau: t = t₁ = t₂

+ Tổng quát: \(\left\{ \begin{array}{l} {v_1} = \frac{{{s_1}}}{{{t_1}}};\,{s_1} = {v_1}{t_1};\,{t_1} = \frac{{{s_1}}}{{{v_1}}}\\ {v_2} = \frac{{{s_2}}}{{{t_2}}};\,{s_2} = {v_2}{t_2};\,{t_2} = \frac{{{s_2}}}{{{v_2}}}\\ s = {s_1} + {s_2} \end{array} \right. \)

(S là tổng quãng đường các vật đã đi cũng là khoảng cách ban đầu của hai vật)

- Hai vật chuyển động cùng chiều

+ Nếu hai vật chuyển động cùng chiều, khi gặp nhau, hiệu quãng đường các vật đã đi bằng khoảng cách ban đầu giữa hai vật.

+ Hai vật A và B chuyển động cùng chiều tới chỗ gặp G

+ Trong đó:

• S₁ là quãng đường vật A đi tới chỗ gặp G

• S₂ là quãng đường vật B đi tới chỗ gặp G

• S₃ là hiệu quãng đường của các vật đã đi và cũng là khoảng cách ban đầu của hai vật.

+ Tổng quát:

\(\left\{ \begin{array}{l} {v_1} = \frac{{{s_1}}}{{{t_1}}};\,{s_1} = {v_1}{t_1};\,{t_1} = \frac{{{s_1}}}{{{v_1}}}\\ {v_2} = \frac{{{s_2}}}{{{t_2}}};\,{s_2} = {v_2}{t_2};\,{t_2} = \frac{{{s_2}}}{{{v_2}}}\\ s = {s_1} - {s_2}\,({v_1} > {v_2})\\ s = {s_2} - {s_1}\,({v_1} < {v_2}) \end{array} \right. \)

Chú ý:

   + Nếu hai vật xuất phát cùng một lúc thì thời gian chuyển động của hai vật cho đến khi gặp nhau thì bằng nhau: t = t₁ = t₂

   + Nếu không chuyển động cùng một lúc thì ta tìm t₁, t₂ dựa vào thời điểm xuất phát và lúc gặp nhau.

d) Bài toán chuyển động của thuyền khi xuôi dòng hay ngược dòng trên hai bến sông

- Gọi v_x, t_x, s_x lần lượt là vận tốc, thời gian và quãng đường khi xuôi dòng.

• v_ng, t_ng, s_ng là vận tốc, thời gian, quãng đường khi ngược dòng.

• v_n là vận tốc của dòng nước.

• v_t là vận tốc thực của thuyền khi dòng nước yên lặng.

- Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l} {v_x} = {v_t} + {v_n}\\ {v_{ng}} = {v_t} - {v_n} \end{array} \right. \)

\(\begin{array}{l} \Rightarrow {v_n} = \frac{{{v_{\rm{x}}} - {v_{ng}}}}{2}\\ \Rightarrow \,{t_x} + {t_{ng}} = \frac{{{s_x}}}{{{v_x}}} + \frac{{{s_{ng}}}}{{{v_{ng}}}} \end{array} \)

Trái Đất quay quanh Mặt Trời một vòng trong thời gian một năm (trung bình là 365 ngày). Biết vận tốc quay của Trái Đất bằng 108000 km/h. Lấy π ≈ 3,14 thì giá trị trung bình bán kính quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Trong một năm Trái Đất quay: s = v.t = 365.24.108000 = 946080000 km

Bán kính Trái Đất: \(R = \frac{S}{{2\pi }} = 150649682\,km \)

2.2. Dạng 2: Xác định quãng đường chuyển động của vật

Trong đêm tối từ lúc thấy tia chớp lóe sáng đến khi nghe thấy tiếng bom nổ khoảng 15 giây. Hỏi chỗ bom nổ cách người quan sát bao xa? Biết vận tốc truyền âm trong không khí bằng 340 m/s.

Hướng dẫn giải