Bài 6: Tính tương đối của chuyển động. Công thức cộng vận tốc
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.
Bài 5 (trang 38 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:
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.
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:
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.
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:
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.
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:
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.