Công thức cộng vận tốc là gì? Áp dụng như thế nào (Vật lý lớp 10)

Việc tính toán cộng tốc độ sẽ giúp chúng ta đưa ra con số tương đối giúp thực hiện các công việc như di chuyển, lắp đặt, setup máy móc,… dễ dàng hơn. Bài viết dưới đây sẽ giúp các em hiểu rõ hơn về công thức cộng vận tốc và những thông tin liên quan đến vận tốc trong chương trình Vật lý lớp 10.

Công thức cộng vận tốc

Công thức cộng vận tốc là: . Cụ thể v12, v23, v13 là gì?

Bạn đang xem: Công thức cộng vận tốc là gì? Áp dụng như thế nào (Vật lý lớp 10)

Trong đó:

• Số 1 ứng với vật chuyển động, số 2 ứng với hệ quy chiếu chuyển động, số 3 tương ứng với hệ quy chiếu đứng yên.

• là vận tốc tương đối

• là vận tốc thu được.

• là vận tốc tuyệt đối.

Các công thức liên quan đến cách xác định vận tốc

Công thức tính độ lớn vận tốc tuyệt đối:

Trong trường hợp vận tốc cùng chiều

Công thức tính độ lớn:

Xét về phương: vectơ v13 cùng hướng với vectơ v12 và v23

Trường hợp vận tốc tương đối cùng hướng, ngược chiều với vận tốc sau

Công thức tính độ lớn: v13= |v12- v23|

Về phương hướng:

Trường hợp vật tham gia cùng lúc 2 chuyển động thì có 2 vận tốc khác nhau

Nếu một vật cùng lúc tham gia vào 2 chuyển động theo 2 hướng với 2 vận tốc khác nhau thì vận tốc toàn phần CT bằng tổng của 2 vận tốc này.

Ví dụ: một vận động viên bơi về phía Bắc với tốc độ 1,7m/s, nước sông chảy với tốc độ 1m/s về phía Đông. Tìm độ lớn và hướng vận tốc tổng cộng của vận động viên.

Từ hình vẽ, vận tốc tổng hợp được tính bằng công thức:

Xem thêm: Chuyển động tuyến tính biến thiên đều là gì? Bao gồm những loại nào? (Vật lý 10)

Giải thích tính tương đối của chuyển động

Tính tương đối của quỹ đạo: Hình dạng quỹ đạo chuyển động trong các hệ quy chiếu khác nhau là khác nhau. Vì vậy, chúng ta có thể kết luận rằng quỹ đạo là tương đối.

Ví dụ: Khi trời có gió, từ góc nhìn của người đứng bên đường sẽ thấy những giọt mưa rơi theo quỹ đạo thẳng từ trên cao xuống. Còn người ngồi trên ô tô đang di chuyển sẽ nhìn thấy những giọt mưa rơi theo một góc xiên.

Tính tương đối của vận tốc: Vận tốc của một vật chuyển động đối với các hệ quy chiếu khác nhau là khác nhau. Do đó chúng ta có thể kết luận rằng vận tốc là tương đối.

Ví dụ: Xét trường hợp trên một toa tàu, khi hành khách ngồi yên thì tàu chuyển động với vận tốc 45km/ thì đối với toa tàu, vận tốc của hành khách bằng 0. Đối với người đứng hai bên đường thì vận tốc của hành khách là 0. hành khách Đoàn tàu đang chuyển động với vận tốc bằng vận tốc của toa tàu là 45km/h.

Hệ quy chiếu đứng yên và hệ quy chiếu chuyển động là gì?

Hệ quy chiếu cố định là hệ quy chiếu gắn liền với vật thể cố định.

Hệ quy chiếu chuyển động là hệ quy chiếu gắn liền với các vật thể chuyển động

Ví dụ: Một chiếc bè đang chạy trên sông

• Gọi (xOy) là hệ quy chiếu đứng yên, gắn vào bờ.

• Cho (x’O’y’) là hệ quy chiếu chuyển động, gắn với một vật chuyển động (nổi) dọc theo sông.

Bài tập áp dụng công thức cộng vận tốc

Để giúp học sinh nhớ cách xác định vận tốc tổng và học bài hiệu quả hơn, Nguyễn Tất Thành sẽ cung cấp cho các bạn một số bài tập công thức cộng vận tốc cụ thể kèm đáp án để các bạn có thể nắm được. Có thể được kiểm tra chính xác sau khi làm việc.

Câu 1: Nếu lấy ví dụ về tính tương đối của vận tốc trong chuyển động

Hướng dẫn giải pháp:

Ví dụ về vận tốc tương đối:

Một người ngồi trên một ô tô đang chuyển động trên đường với vận tốc 50km/h. Sau đó:

• Đối với một người đứng yên trên vỉa hè thì vận tốc của người ngồi trên ô tô bằng vận tốc của ô tô đang chuyển động là 50km/h.

• Đối với ô tô, vận tốc của người sẽ bằng 0

Xem thêm : Tổng hợp 101+ ảnh màu đen mang nhiều sắc thái làm hình nền

Câu 2: Một chiếc thuyền chạy ngược dòng trên sông. Sau 1 giờ thuyền đi được 10km. Một mảnh gỗ trôi được 100/3m trên dòng nước sau 1 phút. Vận tốc của thuyền buồm so với nước là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải pháp:

Ta có: t1 = 1h = 3600s, S1 = 10km = 10000m, t2 = 1 phút = 60s

Giả sử: thuyền là 1, nước là 2, bờ là 3

Sau đó, chúng ta có:

Độ lớn vận tốc của thuyền so với bờ là:

v13 = S1/t1 = 10000/36000 = 25/9 (m/s)

Độ lớn vận tốc của nước so với bờ là:

v23 = S2/t2 = (10/3)/600 = 5/9 (m/s)

Theo công thức cộng vận tốc ta có: v12= v13+ v32 hoặc v12= v13- v23

Chúng ta chọn hướng dương làm hướng dòng chảy của sông. Theo bài toán, vì thuyền chạy ngược dòng nên v13 chỉ chiều dương ngược lại và v23 chỉ chiều dương.

Khi đó: v13= -25/9 (m/s) và v23=5/9 (m/s)

v12 = v13 – v23= -30/9 (m/s) = -12 (km/h)

Kết luận: Vậy vận tốc của thuyền buồm so với dòng nước là 12 km/h và chuyển động ngược chiều dòng nước.

Câu 3: Một chiếc thuyền buồm di chuyển trên đoạn đường AB dài 60 km. Vận tốc của thuyền là 15 km/h so với mặt nước lặng. Tính vận tốc dòng nước và biết thời gian thuyền đi từ A đến B rồi quay về A trong 9 giờ.

Hướng dẫn giải pháp:

Phân tích vấn đề

• Gọi: thuyền(1); dòng nước (2); bờ sông (3)

• Vận tốc của thuyền (1) so với dòng nước (2) v12 = 15km/h

• Vận tốc dòng nước (2) so với bờ (3) v23

• Vận tốc của thuyền (1) so với bờ (3) v13

• AB=60km

Trường hợp thuyền xuôi dòng: v13= v12+ v23

Trường hợp thuyền đi ngược dòng: v13= v12- v23

Tổng thời gian đi và về là:

Vậy tính: v23= 5km/h

Câu 4: Một ca nô chạy trong nước lặng với vận tốc 16 m/s, vận tốc của dòng nước so với bờ sông là 2 m/s. Góc giữa vectơ vận tốc của ca nô khi nước yên lặng và vectơ vận tốc của dòng nước là α (0

Hướng dẫn giải pháp:

Vận tốc của canô so với bờ lớn nhất khi α = 0 => v(max) = 16 + 2 = 18 m/s;

Tốc độ tối thiểu khi α = 180°

⟹ v(phút) = 16 – 2 = 14 m/s

Vì vậy khi 0

Vậy vận tốc của ca nô so với bờ có thể dao động từ 14m/s đến 18m/s

Câu 5: Một chiếc thuyền chuyển động thẳng đều, ngược dòng với vận tốc 7 km/h so với nước. Vận tốc dòng nước là 1,5km/h. Vận tốc của thuyền so với bờ là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải pháp:

Hãy coi con thuyền là

Chọn hướng dương làm hướng chuyển động của nước

Vận tốc của thuyền so với nước là: v(tn) = – 7 km/h (do chiều ngược chiều dương)

Xem thêm : Lowkey là gì? Tại sao lại HOT và được nhiều người nhắc đến?

Vận tốc của nước so với bờ: v(nb) = 1,5 km/h.

Vận tốc của thuyền so với bờ là: v(tb) = -7 +1,5 = -5,5 (km/h) (Áp dụng quy tắc cộng vectơ)

Có thể suy ra vận tốc của thuyền so với bờ là 5,5 km/h và chuyển động ngược chiều dòng nước.

Câu 6: Một ô tô A chạy đều trên một đoạn đường thẳng với vận tốc 40 km/h. Xe B đuổi theo xe A với vận tốc 60km/h. Tính vận tốc của xe B đối với xe A và vận tốc của xe A đối với xe B.

Hướng dẫn giải pháp:

Chọn chiều dương làm hướng chuyển động của hai xe

Vector vAD: vận tốc của xe A so với mặt đất

Vector vBD: vận tốc của xe B so với mặt đất

Vector vAB: vận tốc của xe B đối với xe A

Vận tốc của xe A đối với xe B: vAB = vAD + vBD hoặc vAB = vAD – vBD

Vì hai xe chuyển động cùng chiều: vAB = 40 – 60 = -20 (km/h) Chiều ngược với chiều dương

Câu 7: Một chiếc thuyền xuôi dòng từ A đến B, vận tốc của dòng nước là 5km/h. Tính vận tốc của thuyền so với dòng nước và quãng đường từ A đến B, biết thuyền đi xuôi dòng hết 2 giờ và ngược dòng trên cùng đoạn đường AB mất 3 giờ.

Hướng dẫn giải pháp:

Phân tích vấn đề

• Gọi: thuyền(1); dòng nước (2); bờ sông (3)

• Vận tốc thuyền (1) so với bờ (3): v13

• Vận tốc dòng nước (2) so với bờ (3): v23

• Vận tốc của thuyền (1) so với dòng nước (2): v12

Trường hợp thuyền xuôi dòng: v13= v12+ v23

Trường hợp thuyền đi ngược dòng: v13= v12- v23

Từ

và (**) suy ra: AB = 60km

Câu 8: Trên một tuyến đường xe buýt thẳng, các xe buýt đi một chiều và cách nhau 5km. Một người đi xe đạp chuyển động đều dọc theo tuyến đường này. Nếu đi một chiều, tại thời điểm t=0 người đi xe đạp gặp xe buýt thứ nhất, tại thời điểm t=1h người này gặp xe buýt thứ 12. Nếu đi ngược chiều thì thời gian t=0 người đi xe đạp gặp xe buýt thứ nhất, tại thời điểm t=1 giờ người này gặp xe buýt thứ 6. Nếu người này đứng yên ở bên đường thì trong 1 giờ kể từ lúc gặp chuyến xe đầu tiên, người này còn gặp được bao nhiêu chuyến xe nữa? Bỏ qua kích thước của xe buýt và xe đạp.

Hướng dẫn giải pháp:

Gọi vận tốc của người đi xe đạp so với xe buýt là v12

Gọi vận tốc của xe so với đường là v23

Gọi vận tốc của người đi xe đạp so với đường là v13

Sau 1 tiếng chúng tôi gặp xe buýt số 12 => Xe đạp di chuyển ngược chiều với xe buýt

Sau 1 giờ gặp xe buýt số 6 => Xe đạp đi cùng chiều với xe buýt

Xe đạp đi ngược chiều với đoàn xe buýt:

v12= v13+ v32 = S/t = (11*5) / 1 = 55 (km)

Người đi xe đạp di chuyển cùng chiều với nhóm xe buýt:

v12= v23- v13 = S/t = 5*5/1 = 25 (km)

Giải hệ phương trình ta được: v23=40km/h

Nếu người đó đứng yên thì số xe buýt đi qua là: 40/5 = 8 (xe buýt)

Phần kết luận:

Trên đây là bài viết về những kiến ​​thức liên quan đến công thức cộng vận tốc và cách áp dụng công thức tính các bài tập trong chương trình Vật lý 10. Hy vọng với những thông tin Nguyễn Tất Thành vừa nêu, các bạn sẽ có thể nâng cao khả năng học tập cũng như làm phong phú thêm kiến ​​thức Vật lý trong quá trình tự học.

Nguồn: https://truongnguyentatthanh.edu.vn
Danh mục: Giáo dục