Viết phương trình chuyển động thẳng đều
Hướng dẫn lập phương trình chuyển động thẳng đều từng bước
Phương trình chuyển động thẳng đều là nội dung quan trọng trong chương Động học chất điểm – Vật lý 10, giúp mô tả chính xác vị trí của vật theo thời gian. Đây là dạng bài thường xuyên xuất hiện trong các bài kiểm tra, đề thi học kỳ và các đề đánh giá năng lực. Trong bài viết này, bạn sẽ được hướng dẫn cách viết phương trình chuyển động thẳng đều, phân tích từng bước giải, tổng hợp công thức cần nhớ và luyện tập với bài tập Vật lý 10 chuyển động thẳng đều có đáp án để nắm vững kiến thức và nâng cao kỹ năng giải bài.
A. Cách viết phương trình chuyển động thẳng đều
1. Lập phương trình chuyển động
Để giải bài tập phần này cần làm những công việc sau:
- Bước 1. Chọn trục tọa độ, gốc tọa độ, gốc thời gian, chiều dương của trục tọa độ. Đồng thời vẽ hình biểu diễn các vectơ của vận tốc.
- Bước 2. Viết phương trình chuyển động
Nếu 
\({t_0} = 0 \Rightarrow x = {x_0} + vt\)
Nếu \({t_0} \ne 0 \Rightarrow x = {x_0} + v\left( {t - {t_0}} \right)\)
Chú ý: Nếu vật chuyển động cùng chiều dương thì vận tốc có giá trị dương, nếu vật chuyển động ngược chiều dương thì vận tốc có giá trị âm.
2. Xác định thời điểm hai xe gặp nhau
Cho \(x_1=x_2\) => Tìm được thời điểm hai xe gặp nhau. Thế t vào \(x_1\) hoặc \(x_2\) để xác định được vị trí hai xe gặp nhau.
B. Bài tập minh hoa viết phương trình chuyển động thẳng đều
Ví dụ 1: Trên đường thẳng \(AB\), cùng một lúc xe 1 khởi hành từ \(A\) đến \(B\) với \(v = 40km/h\). Xe thứ 2 từ \(B\) đi cùng chiều với \(v = 30km/h\). Biết \(AB\) cách nhau \(20km\). Lập phương trình chuyển động của mỗi xe với cùng hệ quy chiếu.
Hướng dẫn giải:
Chọn gốc toạ độ tại \(A\), gốc thời gian lúc 2 xe xuất phát.
Chiều dương cùng chiều với chiều chuyển động với hai xe.
\(x_A = x_0 + v_A.t = 40t\); \(x_B = x_0 + v_B.t = 20 + 30t\).
Vậy phương trình chuyển động của xe 1 là \(x_A = 40t\)
Phương trình chuyển động của xe 2 là \(x_B = 20 + 30t\).
Ví dụ 2: Lúc 7 giờ, một người ở \(A\) chuyển động thẳng đều với \(v = 36km/h\) đuổi theo người ở \(B\) đang chuyển động với \(v = 5m/s\). Biết \(AB = 18km\). Viết phương trình chuyển động của 2 người. Lúc mấy giờ và ở đâu 2 người đuổi kịp nhau.
Hướng dẫn giải:
Chọn gốc toạ độ tại \(A\), gốc thời gian lúc 7 giờ.
Phương trình chuyển động có dạng: \(x_A = 36t\); \(x_B = x_0 + v_B.t = 18 + 18t\)
Khi hai xe gặp nhau: \(x_1 = x_2\)
\(x_A = x_B = 36km\)
Tính được t = 1 giờ.
Vậy hai xe gặp nhau cách góc toạ độ \(36km\) và vào lúc 8 giờ
Ví dụ 3: Lúc 6 giờ sáng, một người đi xe máy khởi hành từ \(A\) chuyển động với vận tốc không đổi \(36km/h\) để đuổi theo một người đi xe đạp chuyển động với \(v = 5m/s\) đã đi được \(12km\) kể từ \(A\). Hai người gặp nhau lúc mấy giờ.
Hướng dẫn giải:
Chọn gốc toạ độ tại vị trí \(A\), gốc thời gian lúc xe máy chuyển động.
Phương trình chuyển động có dạng: \(x_m = 36t; x_Đ = 12 + 18t\)
Khi hai xe đuổi kịp nhau: \(x_m=x_Đ\)
\(=> t = 2/3\) phút
Hai xe gặp nhau lúc 6 giờ 40 phút
Ví dụ 4: Hai ôtô xuất phát cùng một lúc, xe 1 xuất phát từ \(A\) chạy về \(B\), xe 2 xuất phát từ \(B\) cùng chiều xe 1, \(AB = 20km\). Vận tốc xe 1 là \(50km/h\), xe \(B\) là \(30km/h\). Hỏi sau bao lâu xe 1 gặp xe 2.
Hướng dẫn giải:
Chọn gốc toạ độ tại vị trí tại \(A\), gốc thời gian lúc 2 xe xuất phát.
Phương trình chuyển động có dạng: \(x_1 = 50t\); \(x_2 = 20 + 30t\)
Khi hai xe đuổi kịp nhau: \(x_1 = x_2\)
\(=> t = 1h\)
Vậy sau 1 giờ thì xe 1 gặp xe 2.
Bài tập tự rèn luyện viết phương trình chuyển động có đáp án
Bài tập 1: Lúc 6 giờ sáng, một người đi xe máy khởi hành từ \(A\) chuyển động với \(v = 36km/h\) đi về \(B\). Cùng lúc một người đi xe đạp chuyển động với \(v_{kđ}\) xuất phát từ \(B\) đến \(A\). Khoảng cách \(AB = 108km\). Hai người gặp nhau lúc 8 giờ. Tìm vận tốc của xe đạp.
Bài tập 2: Lúc 7 giờ sáng một ôtô khởi hành từ \(A\) chuyển động với \(v_{kđ} = 54km/h\) để đuổi theo một người đi xe đạp chuyển động với \(v_{kđ} = 5,5 m/s\) đã đi được cách \(18km\). Hỏi 2 xe đuổi kịp nhau lúc mấy giờ.
Bài tập 3. Lúc 5 giờ hai xe ôtô xuất phát đồng thời từ 2 địa điểm \(A\) và \(B\) cách nhau \(240km\) và chuyển động ngược chiều nhau. Hai xe gặp nhau lúc 7 giờ. Biết vận tốc xe xuất phát từ \(A\) là \(15m/s\). Chọn trục Ox trùng với AB, gốc toạ độ tại \(A\).
a.Tính vận tốc của xe \(B\).
b.Lập phương trình chuyển động của 2 xe.
c.Xác định toạ độ lúc 2 xe gặp nhau.
Bài tập 4: Lúc 8 giờ sáng, xe 1 khởi hành từ \(A\) chuyển động thẳng đều về \(B\) với \(v = 10m/s\). Nửa giờ sau, xe 2 chuyển động thẳng đều từ \(B\) đến \(A\) và gặp nhau lúc 9 giờ 30 phút. Biết \(AB = 72km\).
a. Tìm vận tốc của xe 2.
b. Lúc 2 xe cách nhau \(13,5km\) là mấy giờ.
Bài tập 5: Lúc 8 giờ sáng, một ôtô khởi hành từ \(A\) đến \(B\) với \(v_{kd} = 40km/h\). Ở thời điểm đó 1 xe đạp khởi hành từ \(B\) đến \(A\) với \(v_2 = 5m/s\). Coi \(AB\) là thẳng và dài \(95km\).
a.Tìm thời điểm 2 xe gặp nhau.
b. Nơi gặp nhau cách \(A\) bao nhiêu km.
Bài tập 6: Một xe khách chạy với \(v = 95km/h\) phía sau một xe tải đang chạy với \(v = 75km/h\). Nếu xe khách cách xe tải \(110m\) thì sau bao lâu nó sẽ bắt kịp xe tải? Khi đó xe tải phải chạy một quãng đường bao xa.
Bài tập 7: Lúc 14h, một ôtô khởi hành từ Huế đến Đà Nẵng với \(v_{kđ} = 50km/h\). Cùng lúc đó, xe tải đi từ Đà Nẵng đến Huế với \(v_{kđ} = 60km/h\), biết khoảng cách từ Huế đến Đà Nẵng là \(110km\). Hai xe gặp nhau lúc mấy giờ?
(Còn tiếp)
Đáp án bài tập tự rèn luyện
Bài tập 1.
Gốc thời gian lúc 2 xe xuất phát, gốc toạ độ tại A.
Hai xe xuất phát từ lúc 6 giờ và gặp nhau lúc 8 giờ \(t = 2h\)
Phương trình chuyển động có dạng: \(x_m = 36t = 72\); \(x_Đ = 108 - 2v_2\)
Khi hai xe đuổi kịp nhau: \(x_m = x_Đ\)
\(v_2 = 18km/h\).
Bài tập 2.
Chọn gốc toạ độ ở vị trí A, gốc thời gian lúc ôtô xuất phát.
Chọn gốc thời gian lúc 7 giờ.
Phương trình chuyển động có dạng: \(x_1 = 54t; x_2 = 18 + 19,8.t\)
Khi 2 xe đuổi kịp nhau: \(x_1 = x_2\)
\(54t = 18 + 19,8.t\)
\(t = 0,52 h = 31\)phút
Vậy hai xe gặp nhau lúc 7 giờ 31 phút.
✨ Bài viết chỉ trích dẫn một phần nội dung, mời bạn tải tài liệu đầy đủ để nắm trọn kiến thức.
---------------------------------------------
Hiểu rõ cách viết phương trình chuyển động thẳng đều sẽ giúp học sinh dễ dàng xác định vị trí của vật theo thời gian và giải nhanh các dạng bài tập trong chương Động học chất điểm. Hãy luyện tập thường xuyên với các bài tập Vật lý 10 chuyển động thẳng đều có đáp án để thành thạo phương pháp giải, tránh những lỗi phổ biến và xây dựng nền tảng vững chắc cho các chuyên đề Vật lý tiếp theo.
