Bài tập Vật lý 10 tổng hợp rất nhiều kiến thức quan trọng về chuyển động cơ cũng như vận dụng công thức làm các bài tập, kiểm tra và học kỳ. Trong đó, câu hỏi “Nếu lấy mốc thời gian là lúc 5 giờ 15 phút thì sau ít nhất bao lâu kim phút đuổi kịp kim giờ?” tuy không khó nhưng đòi hỏi những làm phải nắm vững công thức, lý thuyết mới có thể làm được. Chính vì vậy, trong bài viết này, bên cạnh giải quyết câu hỏi bài tập trên, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu một số kiến thức lý thuyết về phần Chuyển động cơ nhé!
1. Lý thuyết và công thức chuyển động cơ
1.1. Chuyển động cơ là gì?
Chuyển động cơ của một vật là sự thay đổi, dịch chuyển vị trí của vật đó so với vật khác theo thời gian.
1.2. Chất điểm
Chất điểm là vật rất nhỏ so với độ dài đường đi.
1.3. Qũy đạo
Qũy đạo chuyển động chính là quãng đường mà chất điểm chuyển động vạch ra trong không gian.
1.4. Cách xác định vị trí của vật trong không gian
Để xác định vị trí của vật trong không gian, đầu tiên ta chọn một vật làm mốc, và một chiều dương trên quỹ đạo. Sau đó, dùng thước đo chiều dài đoạn đường từ vật làm mốc đến vật.
Ngoài ra, ta cũng có thể dựa trên hệ tọa độ 1 trục trong điều kiện vật chuyển động trên một đường thẳng. Tọa độ của vật ở vị trí M sẽ là: x = OM−.
Còn nếu vật chuyển động trong một đường cong của một mặt phẳng thì ta có hệ tọa độ 2 trục. Tọa độ của vật sẽ là: x = OMx−; y = OMy−.
1.5. Xác định thời gian
Mốc thời gian sẽ được tính từ thời điểm chọn trước để bắt đầu. Nhằm biết được từng thời điểm, ứng với từng vị trí vật chuyển động, chúng ta chọn mốc thời gian rồi đo thời gian trôi đi kể từ mốc thời gian bằng một chiếc đồng hồ.
Thời điểm là giá trị mà đồng hồ hiển thị, đang chỉ theo một mốc cho trước mà ta xét.
Còn thời gian chính là khoảng thời gian trôi đi trong thời tế giữa 2 thời điểm mà ta xét.
2. Công thức vật lý về chuyển động thẳng đều
2.1. Tốc độ trung bình
Là đại lượng dùng để biết được chuyển động nhanh hay chậm và là tỉ số giữa quãng đường đi được và khoảng thời gian đi hết quãng đường đó.
Tốc độ trung bình = quãng đường đi được/thời gian chuyển động
Tức là: vtb = s/t
Trong đó, s = x2 – x1; t = t2 – t1
x1, x2 là tọa độ của vật ở thời điểm t1, t2
Đơn vị đo là m/s, km/s, cm/s.
2.2. Chuyển động thẳng đều
Chuyển động thẳng đều là một chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và tốc độ trung bình như nhau trên mọi quãng đường đi.
2.3. Quãng đường đi được trong chuyển động thẳng đều
Trong nguyên lý chuyển động thẳng đều, quãng đường đi được tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động. Do đó, ta có biểu thức: s = vtb.t = v.t
2.4. Phương trình chuyển động
Xét một chất điểm trong chuyển động thẳng đều
Giả thiết, ở thời điểm t0, chất điểm ở vị trí M0(x0), đến thời điểm t chất điểm ở vị trí M(x).
Quãng đường đi được sau quãng thời gian t – t0 là s = x – x0 = v(t – t0)
Hoặc: x = x0 + v(t – t0)
2.5. Đồ thị tọa độ – thời gian
Đây là loại đồ thị thể hiện sự phụ thuộc tọa độ của vật chuyển động theo thời gian. Công thức là: v = (x – x0)/t = tanα.
- Nếu v > 0, thì > 0, đường biểu diễn thẳng đi lên.
- Nếu v < 0 thì < 0, đường biểu diễn thẳng đi xuống.
2.6. Đồ thị vận tốc – thời gian
Vận tốc trong chuyển động thẳng đều luôn không đổi. Đồ thị vận tốc là đoạn thẳng song song với trục thời gian.
3. Chuyển động thẳng biến đổi đều
3.1. Vận tốc tức thời
Độ lớn của vận tốc tức thời v được thể hiện bằng thương số giữa đoạn đường Δs đi qua điểm đó và khoảng thời gian Δt đi hết đoạn đường đó. Khi đó, ta sẽ biết được mức độ nhanh chậm của chuyển động tại điểm đó.
Công thức: v = Δs/Δt
3.2. Vectơ vận tốc tức thời
Vectơ vận tốc tức thời là đại lượng vectơ có: gốc đặt ở vật chuyển động phương và chiều chuyển động và độ dài biểu hiện độ lớn của vận tốc.
- v > 0: Vật chuyển động theo chiều dương
- v < 0: Vật chuyển động ngược chiều dương
3.3. Chuyển động thẳng biến đổi đều
Đây là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng, độ lớn của vận tốc tức thời tăng hoặc giảm đều theo thời gian.
3.4. Chuyển động thẳng nhanh dần đều
Là chuyển động thẳng mà vận tốc tức thời có độ lớn tăng đều theo thời gian.
3.5. Chuyển động thẳng chậm dần đều
Là chuyển động thẳng mà vận tốc tức thời có độ lớn giảm đều theo thời gian.
3.6. Gia tốc
Gia tốc cho ta biết được vận tốc biến thiên nhanh hay chậm.
Công thức: a = Δv/Δt = (v – v0)/ (t – t0)
Đơn vị đo: m/s2
Vectơ gia tốc được biểu hiện qua công thức: a→ = Δv→/Δt = (v→ – v0→)/ (t – t0)
Kết luận:
- Nếu chiều của vectơ gia tốc trong chuyển động thẳng nhanh dần đều luôn cùng chiều với vectơ vận tốc
- Nếu chiều của vectơ gia tốc trong chuyển động thẳng chậm dần đều luôn ngược chiều với vectơ vận tốc
- Công thức tính vận tốc: v = v0 +at
- Công thức tính quãng đường: s = v0t + 1/2at2
- Phương trình chuyển động: x = x0 + v0t + 1/2at2
- Công thức liên hệ giữa gia tốc, vận tốc và quãng đường: v2 – v02 = 2as
4. Bài tập Vật lý: Nếu lấy mốc thời gian là lúc 5 giờ 15 phút thì sau ít nhất bao lâu kim phút đuổi kịp kim giờ?
Lời giải:
Ta có thể thấy, kim phút sẽ đuổi kịp kim giờ khi và chỉ khi hai kim trùng nhau.
Khi kim phút đi được 1 vòng thì kim giờ đi được 1/12 vòng
Như vậy, khoảng cách của 2 vận tốc hai kim sẽ là: 1 – 1/12 = 11/12 vòng.
Vào lúc 5h15′, kim giờ cách mốc thứ 5 là 1/4 x 1/12 = 1/48 vòng.
Khoảng cách giữa kim phút cách kim giờ là (2/12) + (1/48) = 9/48 vòng.
Kim phút đuổi kịp kim giờ trong số thời gian là: (9/48 : 11/12) x 60 = 12 phút 16 giây.
Với bài toán: Nếu lấy mốc thời gian là lúc 5 giờ 15 phút thì sau ít nhất bao lâu kim phút đuổi kịp kim giờ? chỉ là câu hỏi áp dụng kiến thức lý thuyết Vật lý 10 về phần chuyển động cơ. Hi vọng rằng, với những kiến thức tổng hợp trên đây, các bạn sẽ có thể hiểu rõ hơn và áp dụng đúng trong bài làm của mình.
