Viết phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều
Cách lập phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều
Viết phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều là kỹ năng nền tảng trong chương Động học Vật lý 10, giúp học sinh mô tả chính xác vị trí của vật theo thời gian và giải quyết nhiều dạng bài toán thực tế. Muốn lập đúng phương trình, các em cần xác định đầy đủ các yếu tố như vị trí ban đầu, vận tốc ban đầu, gia tốc và chiều chuyển động. Trong bài viết này, bạn sẽ được hệ thống hóa kiến thức, hướng dẫn từng bước xây dựng phương trình cùng tuyển tập bài tập Vật lý 10 có đáp án chi tiết, giúp luyện tập hiệu quả từ cơ bản đến nâng cao.
A. Các bước viết phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều
Để viết phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều ta thực hiện các bước như sau:
- Bước 1. Chọn góc toạ độ, chọn gốc thời gian và chiều dương cho chuyển động.
- Bước 2. Phương trình chuyển động có dạng:
\(x = {x_0}\; + {v_0}.t + \frac{1}{2}a{t^2}\)
B. Bài tập ví dụ minh họa viết phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều
Ví dụ 1: Một đoạn dốc thẳng dài 130m, Nam và Sơn đều đi xe đạp và khởi hành cùng 1 lúc ở 2 đầu đoạn dốc. Nam đi lên dốc với v = 18km/h chuyển động chậm dần đều với gia tốc có độ lớn 0,2m/s2. Sơn đi xuống dốc với v = 5,4 km/h và chuyển động chậm dần đều với a = -20cm/s2
a. Viết phương trình chuyển động.
b. Tính thời gian khi gặp nhau
Hướng dẫn giải:
Chọn gốc toạ độ tại đỉnh dốc, chiều dương từ đỉnh đến chân dốc
Phương trình chuyển động của Sơn: \({x_1}\; = {\rm{ }}1,5t + 0,1.{t^2}\)
Phương trình chuyển động của Nam: \({x_2}\; = {\rm{ }}130-5t + 0,1{t^2}\)
b. Khi hai xe gặp nhau: \({x_1}\; = {\rm{ }}{x_2}\;\;\)⇒t = 20s
Ví dụ 2: Phương trình cơ bản của 1 vật chuyển động: x = 6t2 – 18t + 12 cm/s. Hãy xác định.
a. Vận tốc của vật, gia tốc của chuyển động và cho biết tính chất của chuyển động.
b. Vận tốc của vật ở thời điểm t = 2s.
c. Toạ độ của vật khi nó có v = 36cm/s.
Hướng dẫn giải:
a. Ta có:
\(x = 6t^2 – 18t + 12 = x_0 + v_0t + 1/2. at^2\)
\(⇒ a = 12cm/s^2, v = -18cm/s\) ⇒vật chuyển động chậm dần đều.
b. Ở t = 2s phương trình vận tốc: \(v = v_0+ at = 6cm/s\)
c. Ta có:
\(\Delta t = \frac{{\Delta v}}{a} = 4,5s\)⇒\(x = 6t^2 – 18t + 12 = 525cm\)
Ví dụ 3: Cho phương trình chuyển động của một chất điểm dọc theo trục Ox có dạng \(x = 10 + 4t -0,5t^2\). Vận tốc của chuyển động sau 2s là bao nhiêu?.
Hướng dẫn giải:
Ta có:
\(x = 10 + 4t - 0,5t^2= x_0 + v_0t + 1/2.at^2\)
⇒v0 = 4m/s ; a= -1m/s2
Phương trình vận tốc: v = v0 + at = 4 – t
Với t = 2s ⇒v = 2m/s\(x = 10 + 4t - 0,5t^2 = x_0 + v_0t + \dfrac{1}{2} at^2\)
----------------------------------------
Nắm vững cách viết phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều sẽ giúp học sinh dễ dàng giải các bài toán về xác định vị trí, thời gian, vận tốc và quãng đường trong chương trình Vật lý 10. Hãy thường xuyên luyện tập với nhiều dạng bài có đáp án để rèn kỹ năng lập phương trình chính xác, tăng tốc độ làm bài và đạt kết quả cao trong các bài kiểm tra cũng như kỳ thi.
