Xác định vận tốc tương đối, vận tốc tuyệt đối, vận tốc kéo theo
Cách xác định vận tốc tuyệt đối và vận tốc kéo theo
Trong các chuyên đề Vật lý 10, bài toán xác định vận tốc tương đối, vận tốc tuyệt đối và vận tốc kéo theo là nội dung quan trọng giúp học sinh hiểu mối quan hệ giữa các chuyển động trong nhiều hệ quy chiếu khác nhau. Dạng bài này không chỉ yêu cầu nắm vững công thức cộng vận tốc mà còn đòi hỏi khả năng phân tích hướng chuyển động và biểu diễn vectơ chính xác. Bài viết sẽ cung cấp hệ thống lý thuyết ngắn gọn, phương pháp giải theo từng dạng bài cùng bài tập Vật lý 10 có đáp án chi tiết, giúp bạn rèn luyện kỹ năng giải nhanh và tránh các lỗi thường gặp.
A. Công thức tính vận tốc tương đối, vận tốc tuyệt đối, vận tốc kéo theo
Gọi tên các đại lượng:
Số 1: vật chuyển động
Số 2: hệ quy chiếu chuyển động
Số 3: hệ quy chiếu đứng yên
Xác định các đại lượng:
\(v_{13} ; v_{12} ; v_{23}\)
Vận dụng công thức cộng vận tốc:
\(\overrightarrow {{v_{13}}} = \overrightarrow {{v_{12}}} + \overrightarrow {{v_{23}}}\)
Khi cùng chiều:
\(v_{13} = v_{12} + v_{23}\)
Khi ngược chiều:
\(v_{13} = v_{12} – v_{23}\)
Quãng đường:
\({v_{13}} = \frac{S}{t}\)
B. Ví dụ minh họa tính vận tốc tương đối, tuyệt đối và kéo theo
Ví dụ 1: Hai xe máy của Nam và An cùng chuyển động trên đoạn đường cao tốc, thẳng với vận tốc
\(v_N = 45km/h, v_A= 65km/h\). Xác định vận tốc tương đối (độ lớn và hướng) của Nam so với An.
a. Hai xe chuyển động cùng chiều.
b. Hai xe chuyển động ngược chiều
Hướng dẫn giải:
Gọi
\(v_{12}\) là vận tốc của Nam đối với An
\(v_{13}\) là vận tốc của Nam đối với mặt đường
\(v_{23}\) là vận tốc của An đối với mặt đường
a. Khi chuyển động cùng chiều:
\(v_{13}= v_{12} + v_{23} \Rightarrow v_{12} = -20km/h\)
Hướng:
\(\overrightarrow {{v_{12}}}\) ngược lại với hướng chuyển động của 2 xe.
Độ lớn: là 20km/h
b. Khi chuyển động ngược chiều:
\(v_{13}= v_{12} - v_{23} => v_{12} = 110 km/h\)
Hướng:
\(\overrightarrow {{v_{12}}}\) theo hướng của xe Nam
Độ lớn: là
\(110km/h\)
Ví dụ 2: Lúc trời không gió, một máy bay từ địa điểm M đến N theo 1 đường thẳng với
\(v = 120km/s\) mất thời gian 2 giờ. Khi bay trở lại, gặp gió nên bay mất thời gian 2 giờ 20 phút. Xác định vận tốc gió đối với mặt đất.
Hướng dẫn giải:
Gọi số 1: máy bay; số 2 là gió; số 3 là mặt đất
Khi máy bay bay từ M đến N lúc không gió:
\(v_{23} = 0\)
\(v_{13} = 120m/s => v_{12} = 120m/s\)
Khi bay từ N đến M ngược gió
\({v_{13}} = \frac{S}{t}\) = 102,9m/s
Mà v13’ = v12 – v23 => v23 = v12 – v13 = 17,1 m/s
Ví dụ 3: Một canô đi xuôi dòng nước từ A đến B mất 4 giờ, còn nếu đi ngược dòng nước từ B đến A mất 5 giờ. Biết vận tốc của dòng nước so với bờ sông là 4 km/h. Tính vận tốc của canô so với dòng nước và tính quãng đường AB.
Hướng dẫn giải:
Gọi v12 là vận tốc của canô so với dòng nước:
SAB = v13.t1 = ( v12 + v23 ).4
Khi đi ngược dòng:
v13 = v12 – v23
SAB = v13.t2 = ( v12 – v23 ).5
Quãng đường không đổi:
(v12 + v23 ).4 = (v12 – v23 ).5 => v12 = 36km/h
\(S_{AB} = 160km\)
Ví dụ 4: Một chiếc thuyền chuyển động ngược chiều dòng nước với
\(v = 7,5 km/h\) đối với dòng nước. Vận tốc chảy của dòng nước đối với bờ sông là
\(2,1 km/h\). Vận tốc của thuyền đối với bờ sông là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Ta có:
v13 = v12 – v23 = 7,5 – 2,1 = 5,4 km/h
C. Bài tập tự rèn luyện tính vận tốc của chuyển động
Bài 1: Một canô chuyển động đều và xuôi dòng từ A đến B mất 1 giờ. Khoảng cách AB là
\(24km\), vận tốc của nước so với bờ là
\(6km/h\).
a. Tính vận tốc của canô so với nước.
b. Tính thời gian để canô quay về từ B đến A.
Bài 2: Một người lái xuồng máy dự định mở máy cho xuồng chạy ngang con sông rộng
\(320m\), mũi xuồng luôn luôn vuông góc với bờ sông. Nhưng do nước chảy nên xuồng sang đến bờ bên kia tại một điểm cách bến dự định
\(240m\) và mất
\(100s\). Xác định vận tốc của xuồng so với dòng sông.
Bài 3: Một tàu hoả chuyển động thẳng đều với
\(v = 10m/s\) so với mặt đất. Một người đi đều trên sàn tàu có
\(v = 1m/s\) so với tàu. Xác định vận tốc của người đó so với mặt đất trong các trường hợp.
a.Người và tàu chuyển động cùng chiều.
Người và tàu chuyển động ngược chiều.
Người và tàu chuyển động vuông góc với nhau.
Bài 4: Một chiếc thuyền xuôi dòng từ A đến B và quay về A. Biết vận tốc của nước so với bờ là
\(2km/h\),
\(AB = 14km\). Tính thời gian tổng cộng đi và về của thuyền.
Bài 5: Một xuồng máy đi trong nước yên lặng với
\(v = 30km/h\). Khi xuôi dòng từ A đến B mất 2 giờ, ngược dòng từ B đến A mất 3 gìơ.
a.Tính quãng đường AB.
b.Vận tốc của dòng nước so với bờ sông.
Bài 6: Một canô chạy thẳng đều xuôi dòng từ A đến B cách nhau
\(36km\) mất khoảng thời gian 1,5h. Vận tốc của dòng chảy là
\(6km/h\).
a. Tính vận tốc của canô đối với dòng chảy.
b. Tính khoảng thời gian nhỏ nhất để canô ngược dòng từ B đến A.
(Còn tiếp)
Đáp án bài tập tự rèn luyện
Bài 1.
Gọi v12 là vận tốc của canô so với nước.
a.Khi xuôi dòng: v13= v12 + v23 v12 = v13 – v23 = 18km/h
Với
\(v = 24km/h\)
b.Khi ngược dòng: v13= v12 – v23 = 12km/h t = 2h
Bài 2.
Khoảng cách giữa 2 bờ sông là
\(360m\), xuồng đến bờ cách bến
\(240m\)
Bài 3.
Gọi v13 là vận tốc của người so với mặt đất.
V12 là vận tốc của người so với tàu; v23 là vận tốc của tàu so với mặt đất.
a.Khi cùng chiều: v13= v12 + v23 = 11m/s
b.Khi ngược chiều: v13= v23 – v12 = 9m/s
📥 Để xem trọn vẹn nội dung và ví dụ minh họa, bạn vui lòng tải tài liệu tham khảo tại đây.
------------------------------------------------
Khi hiểu rõ bản chất của vận tốc tương đối, vận tốc tuyệt đối và vận tốc kéo theo, học sinh sẽ dễ dàng xử lý các bài toán về chuyển động trong nhiều hệ quy chiếu và vận dụng linh hoạt vào những dạng bài nâng cao. Đừng quên luyện tập thường xuyên với các bài tập Vật lý 10 có đáp án để củng cố kiến thức, nâng cao tư duy phân tích và đạt kết quả tốt trong các bài kiểm tra cũng như kỳ thi.