Vật lí 10 Bài 5: Tốc độ và vận tốc Soạn Lý 10 trang 26 sách Kết nối tri thức

Bởi vì trên cả quãng đường, có lúc đi với tốc độ cao hơn khi lại thấp hơn. Đây chỉ là vận tốc đại diện cho cả quãng đường

❓Hãy tính tốc độ trung bình ra m/s và km/h của nữ vận động viên tại một số giải thi đấu dựa vào bảng 5.2

Gợi ý đáp án

Tính vận tốc trung bình:

Giải điền kinh quốc gia 2016 là 100 : 11.64 = 8.6 m/s= 30.96 km/h

SEA GAME 19, 2017 là: 100 : 11.56 = 8.65 m/s = 31.141 km/h

SEA GAME 30, 2019 là : 100 : 11.54 = 8.66 m/s = 31.195 km/h

2. Tốc độ tức thời

Bố bạn A đưa A đi học bằng xe máy vào lúc 7h. Sau 5 phút, xe đạt tốc độ 30 km/h, sau 10 phút nữa tăng tốc độ lên thêm 15 km/h. Gần đến trường, xe giảm dần tốc độ và dừng trước cổng trường lúc 7h30.

a. Tính tốc độ trung bình của xe máy chở A khi đi từ nhà đến trường. Biết quãng đường từ nhà đến trường là 15 km.

b. Tính tốc độ của xe vào lúc 7h15 phút. và 7h30 phút. tốc độ này là tốc độ gì.

Gợi ý đáp án

Tốc độ trung bình là : 15 : 0.5 = 30 km/h

Tốc độ của xe lúc 7h15 là : 30 +15=45 km/h -> là tốc độ tức thời

Tốc độ của xe lúc 7h30 là :0 km/h -> là tốc độ tức thời.

II. Vận tốc

1. Vận tốc trung bình

❓Một người đi xe máy qua ngã tư với tốc độ trung bình 30 km/h theo hướng Bắc. Sau 3 phút, người đó đến vị trí nào trên hình?

Gợi ý đáp án 

Sau 3 phút người đó đi được quãng đường là : (3/60 )x 30 = 1.5 km. Như vậy người đó đến vị trí điểm E

❓Theo em biểu thức nào sau đây xác định giá trị vận tốc ? Tại sao ?

Gợi ý đáp án 

Biểu thức xác định giá trị vận tốc là biểu thức : \(c) \frac{d}{t}\)

Vì d là độ dịch chuyển của vật sẽ cho chúng ta biết được độ dịch chuyển của vật trong một đơn vị thời gian xác định.

2. Vận tốc tức thời

❓Bạn A đi học từ nhà đến trường theo lộ trình ABC hình 5.2. Biết bạn A đi đoạn đường AB = 400 m hết 6 phút. đoạn Bc = 300m hết 4 phút. Xác định tốc độ trung bình và vận tốc trung bình của A khi đi từ nhà đến trường.

Gợi ý đáp án 

- Độ dài quãng đường từ nhà đến trường là:

\(s = AB + BC = 400 + 300 = 700\left( m \right)\)

- Thời gian đi từ nhà đến trường là:

t = 6 + 4 = 10 (phút)

- Tốc độ trung bình của bạn A khi đi từ nhà đến trường là:

\(v = \frac{s}{t} = \frac{{700}}{{10}} = 70(m/phút) \approx 1,167(m/s)\)

- Độ dịch chuyển của bạn A là:

\(d = AC = \sqrt {A{B^2} + B{C^2}} = \sqrt {{{400}^2} + {{300}^2}} = 500\left( m \right)\)

- Vận tốc trung bình của bạn A khi đi từ nhà đến trường là:

\(v = \frac{d}{t} = \frac{{500}}{{6 + 4}} = 50(m/phút) \approx 0,83(m/s)\)

3. Tổng hợp vận tốc

a. Tổng hợp hai vận tốc cùng phương

❓ Hãy xác định vận tốc của người này so với mặt đường nếu người này chuyển động về cuối đoàn tàu với vận tốc có cùng độ lớn 1m/s

Gợi ý đáp án 

Vận tốc của hành khách lúc này là : 10-1=9m/s

❓Một người bơi trong bể bơi yên lặng có thể đạt với vận tốc 1m/s. Nếu người này bơi xuôi dòng sông có dòng chảy với vận tốc 1m/s thì có thể đạt tối đa vận tốc là bao nhiêu ?

Gợi ý đáp án 

Gọi:

\({\overrightarrow v _{1,2}}\) là vận tốc của người so với nước

\({\overrightarrow v _{2,3}}\) là vận tốc của nước so với bờ

\({\overrightarrow v _{1,3}}\) là vận tốc của người so với bờ

Ta có:\({\overrightarrow v _{1,3}} = {\overrightarrow v _{1,2}} + {\overrightarrow v _{2,3}}\)

- Khi người bơi trong bể nước yên lặng, tức \({v_{2,3}} = 0\), ta có:

\({v_{1,2}} = {v_{1,3}} = 1\left( {m/s} \right)\)

- Khi người này bơi xuôi dòng chảy với vận tốc\({v_{2,3}} = 1\left( {m/s} \right)\), ta có:

\({v_{1,3}} = {v_{1,2}} + {v_{2,3}} = 1 + 1 = 2\left( {m/s} \right)\)

Vậy nếu người này bơi xuôi dòng sông có dòng chảy với vận tốc 1 m/s thì có thể đạt vận tốc tối đa là 2 m/s.

❓ Một ca nô chạy hết tốc lực trên mặt nước yên lặng có thể đạt 21.5 km/h. Ca nô này chạy xuôi dòng sông trong một giờ rồi quay lại thì phải mất 2h nữa mới về tới vị trí ban đầu.

Hãy tính vận tốc chảy của dòng sông.

Gợi ý đáp án 

Gọi:

\({\overrightarrow v _{1,2}}\) là vận tốc của canô so với nước

\({\overrightarrow v _{2,3}}\) là vận tốc của nước so với bờ

\({\overrightarrow v _{1,3}}\) là vận tốc của canô so với bờ

Ta có: \({\overrightarrow v _{1,3}} = {\overrightarrow v _{1,2}} + {\overrightarrow v _{2,3}}\)

- Khi canô chạy trên mặt nước yên lặng, tức \({v_{2,3}} = 0\), ta có:

\({v_{1,2}} = {v_{1,3}} = 21,5\left( {km/h} \right)\)

- Khi canô chạy xuôi dòng sông, ta có:

\(v{'_{1,3}} = {v_{1,2}} + {v_{2,3}} = 21,5 + {v_{2,3}}\)

\(\Rightarrow {t_1} = \frac{d}{{21,5 + {v_{2,3}}}} \Leftrightarrow 1 = \frac{d}{{21,5 + {v_{2,3}}}} \Leftrightarrow 21,5 = d - {v_{2,3}} (1)\)

- Khi canô quay lại, ta có:

\(v{'_{1,3}} = {v_{1,2}} - {v_{2,3}} = 21,5 - {v_{2,3}}\)

\(\Rightarrow {t_1} = \frac{d}{{21,5 - {v_{2,3}}}} \Leftrightarrow 2 = \frac{d}{{21,5 - {v_{2,3}}}} \Leftrightarrow 43 = d + 2{v_{2,3}} (2)\)

- Từ (1) và (2) ta suy ra:\(\left\{ \begin{array}{l}d = 28,67\left( {km} \right)\\{v_{2,3}} = 7,17\left( {km/h} \right)\end{array} \right.\)

Vậy vận tốc chảy của dòng sông là 7,17 km/h.