Công thức tính vận tốc của thuyền so với nước
Bài 6: Tính tương đối của chuyển động. Công thức cộng vận tốcCâu hỏi C3 trang 37 Vật Lý 10 Bài 6 1 con thuyền chạy ngược dòng nước đi được 20 km trong 1 giờ; dòng nước chảy với vận tốc 2 km/h. Hãy tính vận tốc của thuyền đối với nước. Lời giải Ta quy ước như sau: thuyền - 1; nước - 2; bờ - 3 Vận tốc của thuyền so với bờ có độ lớn là: |v13| = S/t = 20/1 = 20 km/h Vận tốc của nước so với bờ có độ lớn là: |v23| = 2 km/h Ta có: v12= v13+ v32hay v12= v13- v23 Chọn chiều dương là chiều chuyển động của thuyền đối với dòng nước. Ta có: → v13hướng theo chiều dương và v23ngược chiều dương → v13= 20km/h, v23= -2km/h → v12= v13– v23= 20 – (-2) = 22 km/h > 0 → vận tốc của thuyền đối với nước sẽ có độ lớn là 22 km/h và hướng theo chiều dương. Xem toàn bộ Giải Vật lý 10: Bài 6. Tính tương đối của chuyển động. Công thức cộng vận tốc
Giải Bài Tập Vật Lí 10 – Bài 6: Tính tương đối của chuyển động. Công thức cộng vận tốc giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí: C1. ( trang 35 sgk Vật Lý 10) Người ngồi trên xe sẽ thấy đầu van chuyển động theo quĩ đạo như thế nào quanh trục bánh xe? Trả lời: Người ngồi trên xe thấy đầu van xe đạp chuyển động tròn, do người đối với trục quay của xe là cố định, mà đầu van xe lại chuyển động tròn quay trục bánh xe. C2.( trang 35 sgk Vật Lý 10) Nêu một ví dụ khác về tính tương đối của vận tốc. Trả lời: Ví dụ: – Một người ngồi yên trên một cano. Cano đang chuyển động đối với bờ sông, nên người chuyển động đối với bờ sông. – Một người đứng yên trên mặt đất, nhưng đối với Mặt Trời thì người ấy đang chuyển động… C3.( trang 37 sgk Vật Lý 10) Một con thuyền chạy ngược dòng nước đi được 20 km trong 1 giờ; nước chảy với vận tốc 2 km/h. Tính vận tốc của thuyền đối với nước. Trả lời: Ta quy ước như sau: thuyền – 1; nước – 2; bờ – 3 Vận tốc của thuyền so với bờ có độ lớn là: |v13| = S/t = 20/1 = 20 km/h Vận tốc của nước so với bờ có độ lớn là: |v23| = 2 km/h Ta có: v12 = v13 + v32 hay v12 = v13 – v23 Chọn chiều dương là chiều chuyển động của thuyền đối với dòng nước. → v13 hướng theo chiều dương và v23 ngược chiều dương → v13 = 20km/h, v23 = -2km/h → v12 = v13 – v23 = 20 – (-2) = 22 km/h > 0 → vận tốc của thuyền đối với nước có độ lớn là 22 km/h và hướng theo chiều dương. Lời giải: Trời không có gió, người đứng yên bên đường thấy giọt mưa rơi theo quĩ đạo là đường thẳng, người ngồi trên ô tô đang chuyển động thấy giọt mưa rơi theo phương xiên. Lời giải: Ví dụ: Một người ngồi yên trên một cano. Cano đang chuyển động đối với bờ sông, nên người chuyển động đối với bờ sông. Một người đứng yên trên mặt đất, nhưng đối với Mặt Trời thì người ấy đang chuyển động… Lời giải: Công thức cộng vận tốc trong trường hợp các chuyển động cùng phương, cùng chiều là: Độ lớn: v13 = v12 + v23 Vecto v13: vận tốc tuyệt đối; Vecto v12: vận tốc tương đối; Vecto v23 : vận tốc kéo theo… Công thức cộng vận tốc trong trường hợp các chuyển động cùng phương ngược chiều là: v13 = v12 + v23 Độ lớn: |v13| = |v12| – |v23| Vecto v13: vận tốc tuyệt đối; Vecto v12: vận tốc tương đối; Vecto v23 : vận tốc kéo theo…  A. Mặt Trời đứng yên, Trái Đất quay quanh Mặt Trời, Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. B. Mặt Trời và Trái Đất đứng yên, Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. C. Mặt Trời đứng yên, Trái Đất và Mặt Trăng quay quanh Mặt Trời D. Trái Đất đứng yên, Mặt Trời và Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. Lời giải: Chọn D. Vì khi đứng ở Trái Đất ta đã lấy Trái Đất làm mốc nên ta sẽ quan sát thấy Mặt Trời và Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. A. 8 km/h B. 10 km/h C. 12 km/h D. Một đáp án khác. Lời giải: Chọn C. Đổi t1 = 1h = 3600s, S1 = 10km = 10000m, t2 = 1 phút = 60s Gọi thuyền: 1; nước 2; bờ: 3 Vận tốc của thuyền so với bờ có độ lớn là: Vận tốc của nước so với bờ có độ lớn là: Áp dụng công thức cộng vận tốc: v12 = v13 + v32 hay v12 = v13 – v23 Chọn chiều dương là chiều chảy của dòng nước. Vì thuyền chảy ngược dòng nước nên v13 hướng ngược chiều dương, v23 hướng theo chiều dương
Chứng tỏ vận tốc của thuyền buồm so với nước có độ lớn 12km/h và chuyển động ngược chiều dòng nước. A. Tàu H đứng yên, tàu N chạy. B. Tàu H chạy, tàu N đứng yên. C. Cả hai tàu đều chạy. D. Các câu A, B, C đều không đúng. Lời giải: Chọn B. Tàu H chạy, tàu N đứng yên. Vi ta thấy toa tàu N và gạch lát sân ga đều chuyển động như nhau mà gạch lát sân ga thì đứng yên nên tàu N sẽ đứng yên còn tàu H chuyển động. Lời giải: Chọn chiều dương là chiều chuyển động của 2 xe Vecto vAD: vận tốc của xe A đối với đất Vecto vBD: vận tốc của xe B đối với đất Vecto vBA: vận tốc của xe B đối với xe A Vận tốc của xe A đối với xe B Theo công thức cộng vận tốc: vAB = vAD + vDB hay vAB = vAD – vBD Do hai xe chuyển động cùng chiều nên: vAB = 40 – 60 = -20(km/h) → hướng ngược chiều dương. ⇒ VBA = 20(km/h) và vBA hướng theo chiều dương. Lời giải: Chọn chiều dương là chiều chuyển động của tàu A Vecto vBD: vận tốc của tàu B đối với đất, Vecto vBD ngược chiều dương nên vBD = -10 km/h Vecto vAD: vận tốc của tàu A đối với đất, Vecto vAD theo chiều dương nên vAD = 15 km/h Vecto vBA: vận tốc của tàu B đối với tàu A Theo công thức cộng vận tốc: vBA = vBD + vDA = vBD – vAD → vBA = vBD – vAD = -10 – 15 = -25 (km/h) Chứng tỏ vận tốc của tàu B so với tàu A có độ lớn 25km/h và ngược chiều so với chiều chuyển động của tàu A. 20:01:0902/10/2019 Vậy khi thuyền đi xuôi hay ngược dòng nước thì công thức cộng vận tốc như thế nào? trường hợp tổng quát công thức cộng vật tốc giữa hai vật m và n được tính ra sao? Hệ quy chiếu đứng yên và Hệ quy chiếu chuyển động là gì? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây. I. TÍNH TƯƠNG ĐỐI CỦA CHUYỂN ĐỘNG 1. Tính tương đối của quỹ đạo
- Hình dạng quỹ đạo của chuyển động trong các hệ quy chiếu khác nhau thì khác nhau – quỹ đạo có tính tương đối. 2. Tính tương đối của vận tốc
II. CÔNG THỨC TÍNH VẬN TỐC 1. Hệ quy chiếu đứng yên và hệ quy chiếu chuyển động - Một chiếc thuyền chạy trên dòng sông xét chuyển động của thuyền trong hai hệ quy chiếu: • Hệ quy chiếu xOy gắn với bờ coi như hệ quy chiếu đứng yên. • Hệ quy chiếu x'Oy' gắn với vật trôi theo dòng nước là hệ quy chiếu chuyển động. 2. Công thức cộng vận tốc a) Trường hợp các vận tốc cùng phương cùng chiều
- Trong đó: - Công thức cộng vận tốc: - Về độ lớn: Với số 1 ứng với vật chuyển động; số 2 ứng với hệ quy chiếu chuyển động; số 3 ứng với hệ quy chiếu đứng yên. * Ví dụ: Thuyền chuyển động xuôi dòng nước: Nếu vnb = 2km/h; vtn = 28km/h thì vtb = vnb + vtn = 30km/h. b) Trường hợp vận tốc tương đối cùng phương, ngược chiều với vận tốc kéo theo - Công thức cộng vận tốc: - Về độ lớn: * Ví dụ (câu C3 trang 36 SGK Vật lý 10): Một con thuyền chạy ngược dòng nước đi được 20 km trong 1 giờ; nước chảy với vận tốc 2 km/h. Tính vận tốc của thuyền đối với nước. ° Hướng dẫn: Ta quy ước thuyền - 1; nước - 2; bờ - 3 - Vận tốc của thuyền so với bờ có độ lớn là: |v13| = S/t = 20/1 = 20 km/h - Vận tốc của nước so với bờ có độ lớn là: |v23| = 2 km/h - Ta có: v12 = v13 + v32 hay v12 = v13 - v23 - Chọn chiều dương là chiều chuyển động của thuyền đối với dòng nước. → v13 hướng theo chiều dương và v23 ngược chiều dương → v13 = 20km/h, v23 = -2km/h → v12 = v13 – v23 = 20 - (-2) = 22 km/h > 0 → vận tốc của thuyền đối với nước có độ lớn là 22 km/h và hướng theo chiều dương. 3. Công thức cộng vận tốc tổng quát • Để tính được vận tốc của vật trong các hệ quy chiếu khác nhau, ta dựa vào công thức cộng vận tốc tổng quát sau:
- Trong đó: ° Số 1 gắn với vật cần tính vận tốc ° Số 2 gắn với hệ quy chiếu là các vật chuyển động ° Số 3 gắn với hệ quy chiếu là các vật đứng yên ° v12 là vận tốc của vật so với hệ quy chiếu chuyển động gọi là vận tốc tương đối ° v23 là vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động so với hệ quy chiếu đứng yên gọ là vận tốc kéo theo ° v13 là vận tốc của vật so với hệ quy chiếu chuyển động gọi là vận tốc tuyệt đối. • Độ lớn của vận tốc tuyệt đối: - Trong đó: α là góc hợp bởi • Trường hợp đặc biệt:
III. Bài tập vận dụng công thức cộng vận tốc tính tương đối của chuyển động * Bài 1 trang 37 SGK Vật Lý 10: Nêu một ví dụ về tính tương đối của quỹ đạo của chuyển động. ° Lời giải Bài 1 trang 37 SGK Vật Lý 10: - Người đứng yên bên đường thấy giọt mưa rơi theo quĩ đạo là đường thẳng, người ngồi trên ô tô đang chuyển động thấy giọt mưa rơi theo phương nghiêng. * Bài 2 trang 37 SGK Vật Lý 10: Nêu một ví dụ về tính tương đối của vận tốc của chuyển động. ° Lời giải Bài 2 trang 37 SGK Vật Lý 10: - Một người ngồi trên cano chuyển động dọc theo dòng sông có bờ sông song song với dòng chảy. - Đối với bờ: Vận tốc của người trên thuyền chính là vận tốc của cano - Đối với cano: Vận tốc của người trên cano bằng không. * Bài 3 trang 37 SGK Vật Lý 10: Trình bày công thức cộng vận tốc trong trường hợp các chuyển động cùng phương, cùng chiều ( cùng phương và ngược chiều). ° Lời giải Bài 3 trang 37 SGK Vật Lý 10: ¤ Công thức cộng vận tốc trong trường hợp các chuyển động cùng phương, cùng chiều là: - Về độ lớn: v13 = v12 + v23 , trong đó:
¤ Công thức cộng vận tốc trong trường hợp các chuyển động cùng phương ngược chiều là: - Độ lớn: v13 = |v12 - v23|
* Bài 4 trang 37 SGK Vật Lý 10: Chọn câu khẳng định đúng. Đứng ở Trái Đất, ta sẽ thấy: A. Mặt Trời đứng yên, Trái Đất quay quanh Mặt Trời, Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. B. Mặt Trời và Trái Đất đứng yên, Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. C. Mặt Trời đứng yên, Trái Đất và Mặt Trăng quay quanh Mặt Trời D. Trái Đất đứng yên, Mặt Trời và Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. ° Lời giải Bài 4 trang 37 SGK Vật Lý 10: ¤ Đáp án đúng: D. Trái Đất đứng yên, Mặt Trời và Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. - Vì khi đứng ở Trái Đất ta đã lấy Trái Đất làm mốc nên ta sẽ quan sát thấy Mặt Trời và Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. * Bài 5 trang 37 SGK Vật Lý 10: Một chiếc thuyền buồm chạy ngược dòng sông, sau 1 giờ đi được 10km. Một khúc gỗ trôi theo dòng sông, sau 1 phút trôi được 100/3 m. Vận tốc của thuyền buồm so với nước bằng bao nhiêu? A. 8 km/h B. 10 km/h C. 12 km/h D. Một đáp án khác. ° Lời giải Bài 5 trang 37 SGK Vật Lý 10: ¤ Đáp án đúng: C. 12 km/h - Ta có: t1 = 1h = 3600s, S1 = 10km = 10000m, t2 = 1 phút = 60s - Giả sử thuyền là 1, nước là 2, bờ là 3 thì ta có - Vận tốc của thuyền so với bờ có độ lớn là: - Vận tốc của nước so với bờ có độ lớn là: - Áp dụng công thức cộng vận tốc: v12 = v13 + v32 hay v12 = v13 - v23 - Chọn chiều dương là chiều chảy của dòng nước. Vì thuyền chảy ngược dòng nước nên v13 hướng ngược chiều dương, v23 hướng theo chiều dương, khi đó:
- Kết luận: Như vậy vận tốc của thuyền buồm so với nước có độ lớn 12km/h và chuyển động ngược chiều dòng nước. (dấu '-' thể hiện chuyển động ngược chiều dương ta chọn). * Bài 6 trang 38 SGK Vật Lý 10: Một hành khách ngồi trong toa tàu H, nhìn qua cửa sổ thấy toa tàu N bên cạnh và gạch lát sân ga đều chuyển động như nhau. Hỏi toa tàu nào chạy? A. Tàu H đứng yên, tàu N chạy. B. Tàu H chạy, tàu N đứng yên. C. Cả hai tàu đều chạy. D. Các câu A, B, C đều không đúng. ° Lời giải Bài 6 trang 38 SGK Vật Lý 10: ¤ Đáp án: B.Tàu H chạy, tàu N đứng yên. - Tàu H chạy, tàu N đứng yên. Vì ta thấy toa tàu N và gạch lát sân ga đều chuyển động như nhau mà gạch lát sân ga thì đứng yên nên tàu N sẽ đứng yên còn tàu H chuyển động. * Bài 7 trang 38 SGK Vật Lý 10: Một ô tô A chạy đều trên một đường thẳng với vận tốc 40 km/h. Một ô tô B đuổi theo ô tô A với vận tốc 60 km/h. Xác định vận tốc của ô tô B đối với ô tô A và của ô tô A đối với ô tô B. ° Lời giải Bài 7 trang 38 SGK Vật Lý 10: - Chọn chiều dương là chiều chuyển động của 2 xe
- Theo công thức cộng vận tốc thì vận tốc của xe A đối với xe B là: vAB = vAD + vDB hoặc vAB = vAD - vBD - Do hai xe chuyển động cùng chiều nên: vAB = 40 – 60 = -20(km/h) → hướng ngược chiều dương. ⇒ vBA = 20(km/h) và vBA hướng theo chiều dương.
* Bài 8 trang 38 SGK Vật Lý 10: A ngồi trên một toa tàu chuyển động với vận tốc 15 km/h đang rời ga. B ngồi trên một toa tàu khác chuyển động với vận tốc 10 km/h đang vào ga. Hai đường tàu song song với nhau. Tính vận tốc của B đối với A. ° Lời giải Bài 8 trang 38 SGK Vật Lý 10: - Chọn chiều dương là chiều chuyển động của tàu A
- Theo công thức cộng vận tốc: vBA = vBD + vDA = vBD - vAD → vBA = vBD - vAD = -10 - 15 = -25 (km/h) - Kết luận: Như vậy vận tốc của tàu B so với tàu A có độ lớn 25km/h và ngược chiều so với chiều chuyển động của tàu A. Hy vọng với bài viết ôn lại kiến thức về Công thức cộng vận tốc, tính tương đối của chuyển động và bài tập ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để Hay Học Hỏi ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt. |
