Bài 5. Tốc độ và vận tốc trang 26, 27, 28, 29 Vật Lí 10 Kết nối tri thức

Câu hỏi tr 26 HĐ

Video hướng dẫn giải

Một vận động viên người Nam Phi đã lập kỉ lục thế giới về chạy ba cự li: 100 m, 200 m và 400 m (Bảng 5.1). Hãy dùng hai cách trên để xác định vận động viên này chạy nhanh nhất ở cự li nào?

Phương pháp giải:

- So sánh quãng đường đi được trong cùng một thời gian.

- So sánh thời gian để đi cùng một quãng đường.

Lời giải chi tiết:

* Cách 1: So sánh quãng đường đi được trong cùng một thời gian.

- Quãng đường vận động viên đi được trong 1 s ở mỗi cự li là:

+ Cự li 100 m: $s_{1} = \frac{100}{9, 98} = 10, 02 (m)$

+ Cự li 200 m: $s_{2} = \frac{200}{19, 94} = 10, 03 (m)$

+ Cự li 400 m: $s_{3} = \frac{400}{43, 45} = 9, 21 (m)$

=> Vận động viên chạy nhanh nhất trong cự li 200 m.

* Cách 2: So sánh thời gian để đi cùng một quãng đường.

- Thời gian để vận động viên chạy quãng đường 100 m ở mỗi cự li là:

+ Cự li 100 m: $t_{1} = 9, 98 (s)$

+ Cự li 200 m: $t_{2} = 100 : \frac{200}{19, 94} = 9, 97 (s)$

+ Cự li 400 m: $t_{3} = 100 : \frac{400}{43, 45} = 10, 86 (s)$

=> Vận động viên chạy nhanh nhất ở cự li 200 m

Câu hỏi tr 26 CH

Video hướng dẫn giải

1. Tại sao tốc độ trong công thức (5.1b) được gọi là tốc độ trung bình?

2. 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.

Phương pháp giải:

1.

Sử dụng công thức tính tốc độ trung bình của chuyển động.

2.

Sử dụng công thức tính tốc độ trung bình của chuyển động.

Lời giải chi tiết:

1.

Công thức 5.1b: $v = \frac{Δ s}{Δ t}$

Tốc độ này được gọi là tốc độ trung bình vì nó cho biết quãng đường vật đi được trong một thời gian xác định.

2.

Tốc độ trung bình của nữ vận động viên tại các giải thi đấu là:

- Điền kinh quốc gia 2016:

$v = \frac{100}{11, 64} = 8, 59 (m / s) = 30, 92 (k m / h)$

- SEA Games 29 (2017):

$v = \frac{100}{11, 56} = 8, 65 (m / s) = 31, 14 (k m / h)$

- SEA Games 29 (2019):

$v = \frac{100}{11, 54} = 8, 67 (m / s) = 31, 21 (k m / h)$

Câu hỏi tr 27 CH 1

Video hướng dẫn giải

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

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

b) Tính tốc độ của xe vào lúc 7 giờ 15 phút và 7 giờ 30 phút. Tốc độ này là tốc độ gì?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính tốc độ trung bình:

$v = \frac{Δ s}{Δ t}$

Lời giải chi tiết:

a)

- Thời gian xe máy đi từ nhà đến trường là:

$Δ t = 7 h 30 - 7 h = 30 p h ú t = 0, 5 h$

- Tốc độ trung bình của xe máy chở A khi đi từ nhà đến trường là:

$v = \frac{Δ s}{Δ t} = \frac{15}{0, 5} = 30 (k m / h)$

b)

Theo đề bài ta có:

+ Sau 5 phút kể từ khi xuất phát, xe đạt tốc độ 30 km/h

+ Sau 10 phút nữa, xe tăng tốc lên thêm 15 km/h

Suy ra, tốc độ của xe vào lúc 7 giờ 15 phút là: $v_{1} = 30 + 15 = 45 (k m / h)$

+ Xe dừng trước cổng trường lúc 7 giờ 30 phút => Tốc độ của xe lúc 7 giờ 30 phút là: $v_{2} = 0 (k m / h)$

=> Tốc độ này là tốc độ tức thời.

Câu hỏi tr 27 CH 2

Video hướng dẫn giải

Một người đi xe máy đi từ ngã tư (Hình 5.1) với tốc độ trung bình 30 km/h theo hướng Bắc. Sau 3 phút người đó đến vị trí nào trên hình?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức: $v = \frac{s}{t}$

Lời giải chi tiết:

Đổi: 3 phút = 0,05 giờ

Quãng đường người đó đi được sau 3 phút là:

Ta có: $v = \frac{s}{t} \Rightarrow s = v . t = 30.0, 05 = 1, 5 (k m)$

Vậy sau 3 phút, người đó đến vị trí E trên hình.

Câu hỏi tr 27 CH 3

Video hướng dẫn giải

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

a) $\frac{s}{t}$ b) $v t$

c) $\frac{d}{t}$ d) $d . t$

Lời giải chi tiết:

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.

Câu hỏi tr 28 CH 1

Video hướng dẫn giải

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 đường BC = 300 m hết 4 phút. Xác định tốc độ trung bình và vận tốc trung bình của bạn A khi đi từ nhà đến trường.

Phương pháp giải:

- Xác định độ dài quãng đường từ nhà đến trường

- Xác định thời gian từ nhà đến trường

- Xác định độ dịch chuyển từ nhà đến trường

- Sử dụng công thức tính tốc độ trung bình và vận tốc trung bình.

Lời giải chi tiết:

- Độ dài quãng đường từ nhà đến trường là:

$s = A B + B C = 400 + 300 = 700 (m)$

- 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:

$v = \frac{s}{t} = \frac{700}{10} = 70 (m / p h ú t) \approx 1, 167 (m / s)$

- Độ dịch chuyển của bạn A là:

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

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

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

Câu hỏi tr 28 CH 2

Video hướng dẫn giải

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

2. Một người bơi trong bể bơi yên lặng có thể đạt tới vận tốc 1 m/s. 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 bao nhiêu?

3. Một canô chạy hết tốc lực trên mặt nước yên lặng có thể đạt 21,5 km/h. Canô này chạy xuôi dòng sông trong 1 giờ rồi quay lại thì phải mất 2 giờ nữa mới về tới vị trí ban đầu. Hãy tính vận tốc chảy của dòng sông.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tổng hợp vận tốc.

Lời giải chi tiết:

1.

Đổi: 36 km/h = 10 m/s

Gọi:

${\vec{v}}_{1, 2}$ là vận tốc của hành khách so với tàu

${\vec{v}}_{2, 3}$ là vận tốc của tàu so với mặt đường

${\vec{v}}_{1, 3}$ là vận tốc của hành khách so với mặt đường

Suy ra, ta có: ${\vec{v}}_{1, 3} = {\vec{v}}_{1, 2} + {\vec{v}}_{2, 3}$

Do hành khách chuyển động về cuối đoàn tàu, tức là ngược chiều chuyển động của đoàn tàu nên ta có:

$v_{1, 3} = - v_{1, 2} + v_{2, 3} = - 1 + 10 = 9 (m / s)$

Vậy vận tốc của hành khách đối với mặt đường trong trường hợp này là 9 m/s.

2.

Gọi:

${\vec{v}}_{1, 2}$ là vận tốc của người so với nước

${\vec{v}}_{2, 3}$ là vận tốc của nước so với bờ

${\vec{v}}_{1, 3}$ là vận tốc của người so với bờ

Ta có: ${\vec{v}}_{1, 3} = {\vec{v}}_{1, 2} + {\vec{v}}_{2, 3}$

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

$v_{1, 2} = v_{1, 3} = 1 (m / s)$

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

$v_{1, 3} = v_{1, 2} + v_{2, 3} = 1 + 1 = 2 (m / s)$

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.

3.

Gọi:

${\vec{v}}_{1, 2}$ là vận tốc của canô so với nước

${\vec{v}}_{2, 3}$ là vận tốc của nước so với bờ

${\vec{v}}_{1, 3}$ là vận tốc của canô so với bờ

Ta có: ${\vec{v}}_{1, 3} = {\vec{v}}_{1, 2} + {\vec{v}}_{2, 3}$

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

$v_{1, 2} = v_{1, 3} = 21, 5 (k m / h)$

- 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: ${\begin{cases} d = 28, 67 (k m) \\ v_{2, 3} = 7, 17 (k m / h) \end{cases}$

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

Câu hỏi tr 29

Video hướng dẫn giải

1. Một máy bay đang bay theo hướng Bắc với vận tốc 200 m/s thì bị gió từ hướng Tây thổi vào với vận tốc 20 m/s. Xác định vận tốc tổng hợp của máy bay lúc này.

2. Một người lái máy bay thể thao đang tập bay ngang. Khi bay từ A đến B thì vận tốc tổng hợp của máy bay là 15 m/s theo hướng 60⁰ Đông – Bắc và vận tốc của gió là 7,5 m/s theo hướng Bắc. Hãy chứng minh rằng khi bay từ A đến B thì người lái phải luôn hướng máy bay về hướng Đông.

Phương pháp giải:

- Sử dụng lý thuyết tổng hợp hai vận tốc vuông góc với nhau.

- Sử dụng công thức tính tốc độ trung bình.

Lời giải chi tiết:

1.

Gọi:

${\vec{v}}_{1, 2}$ là vận tốc của máy bay so với gió

${\vec{v}}_{2, 3}$ là vận tốc của gió so với đường bay

${\vec{v}}_{1, 3}$ là vận tốc của máy bay so với đường bay

Suy ra:

Vận tốc tổng hợp của máy bay lúc này là:

$v_{1, 3} = \sqrt{v_{1, 2}^{2} + v_{2, 3}^{2}} = \sqrt{200^{2} + 20^{2}} = 201 (m / s)$

2.

Vận tốc tổng hợp của máy bay: $\vec{v} = \vec{v_{1}} + \vec{v_{2}}$

Vì $A C = \frac{1}{2} A B$ nên $Δ A B C$ và $Δ A B D$ đều là một nửa của tam giác đều nên $α = 30^{0}$ và AD là phương nằm ngang theo hướng Đông.

Lý thuyết

>> Xem chi tiết: Lý thuyết tốc độ và vận tốc - Vật Lí 10