TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN VỀ TÍNH TƯƠNG ĐỐI CỦA CHUYỂN ĐỘNG
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Đối với bài toán có nhiều chuyển động Þ sẽ có chuyển động tương đối.Khi đó,ta có tiến trình giải một bài toán như sau:
B1: Xác định các hệ quy chiếu:
+hệ quy chiếu tuyệt đối: là hệ quy chiếu gắn với vật đứng yên
+hệ quy chiếu tương đối: là hệ quy chiếu gắn với vật có vật khác chuyển động trong nó
B2: Gọi tên cho các vật:
+ vật 3 là vật đứng yên đối với hệ quy chiếu tuyệt đối.
+vật 2 là vật chuyển động độc lập đối với hệ quy chiếu tuyệt đối
+vật 1 là vật chuyển động trong vật chuyển động
Suy ra các vật tốc chuyển động:
⇒ \(\overrightarrow{{{v}_{12}}}\): vận tốc tương đối
⇒ \(\overrightarrow{{{v}_{23}}}\) : vận tốc kéo theo
⇒ \(\overrightarrow{{{v}_{13}}}\): vận tốc tuyệt đối
B3: Áp dụng công thức cộng vận tốc để thiết lập phương trình hoặc hệ phương trình có chứa đại lượng cần tìm.
B4: Suy ra đại lượng cần tìm.
B5: Biện luận và kết luận.
2. BÀI TẬP VÍ DỤ
Bài 1: Một thang máy chuyển động lên cao với gia tốc 2m/s2. Lúc thang máy có vận tốc 2,4m/s thì từ trần thang máy có một vật rơi xuống. Trần thang máy cách sàn là h = 2,47m . Hãy tính trong hệ quy chiếu gắn với mặt đất thời gian rơi của vật
A. 0,64s.
B. 0,98s.
C. 0,21s.
D. 1,8s.
Hướng dẫn giải
Chọn A.
Chọn hệ quy chiếu gắn với mặt đất, chọn gốc tọa độ là một điểm ngang bằng với sàn A, chọn t = 0 tại thời điểm vật bắt đầu rơi thì phương trình chuyển động của của sàn là:
y = 2,4t + t2
và của vật là: y = 2,47 + 2,4t + 0,5gt2 = 2,47 + 2,4t - 5t2
(Gia tốc có dấu âm vì chuyển động của vật là đi lên chậm dần đều với vận tốc ban đầu là v0 = 2,4m/s)
Vật chạm sàn sau thời gian t là nghiệm của phương trình :
2,47 + 2,4t - 5t2 = 2,4t + t2
Giải ra và loại nghiệm âm ta được t = 0,64s.
Bài 2: Một người bơi từ điểm A của bờ sông bên này sang bờ bên kia của một con sông rộng 100m. Khi người đó bơi theo hướng vuông góc với dòng chảy thì điểm đến bờ bên kia (điểm B) cách vị trí đối diện với A (điểm H) một khoảng 50m. Để người đó sang bờ bên kia tại đúng vị trí đối diện với điểm A thì người đó phải bơi theo hướng tạo với hướng của dòng chảy một góc bằng
A. 60°
B.120°
C.150°
D.135°
Hướng dẫn giải
Chọn C.
Gọi người bơi là (1), dòng nước là (2)
Để bơi sang sông với quãng đường ngắn nhất người đó phải bơi sao cho vận tốc \(\overrightarrow{{{v}_{12}}}\) (vận tốc của người đối với nước) có hướng như hình vẽ để \(\overrightarrow{{{v}_{10}}}\) (vận tốc của người đối với bờ sông) có phương vuông góc với bờ sông và thoả mãn:
\(\overrightarrow{{{v}_{12}}}=\overrightarrow{{{v}_{10}}}+\overrightarrow{{{v}_{20}}}\)
( là vận tốc dòng chảy của nước)
Bài 3: Một đường dốc AB có độ dài là 400m. Một người đang đi xe đạp với vận tốc 2m/s thì bắt đầu xuống dốc tại đỉnh A với gia tốc 0,2m/s2, cùng lúc đó một ô tô lên dốc từ chân dốc B chậm dần đều với vận tốc 20m/s và gia tốc là 0,4 m/s2. Xác định thời điểm để hai xe cách nhau 40m ?
A. 22,25s và 17,8s.
B. 12,25s và 12,8s.
C. 12,5s và 12,8s.
D. 22,2s và 13,8s.
Hướng dẫn giải
Chọn A.
Chọn chiều dương là chiều từ đỉnh đến chân dốc, gốc toạ độ tại đỉnh A, gốc thời gian là lúc xe A xuống dốc.
3. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1:Một chiếc thuyền chuyển động trên mặt sông với vận tốc 5,4km/h đối với dòng nước. Vận tốc của nước chảy đối với bờ là 0,5m/s. Xác định vận tốc của thuyền đối với bờ khi:
a) Thuyền xuôi dòng.
b) Thuyền ngược dòng.
Bài 2:Hai xe máy của Nam và An cùng chuyển động trên đoạn đường cao tốc, thẳng với vận tốc vN = 45km/h, vA= 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
Bài 3:Một chiếc thuyền chuyển động trên sông với vận tốc so với nước là 7,2km/h. Nước chảy với vận tốc v = 0,2 m/s. Vận tốc của thuyền với bờ sông là bao nhiêu?
a) Khi xuôi dòng?
b) Khi ngược dòng
Bài 4:Hai đầu máy xe lửa cùng chạy trên một đoạn đường sắt thẳng với vận tốc 80km/h và 60km/h. Tính vận tốc của đầu máy thứ nhất so với đầu máy thứ hai trong các trường hợp:
- Hai đầu máy chạy ngược chiều.
- Hai đầu máy chạy cùng chiều.
Bài 5:Hai bến sông A và B cách nhau 11,2 km theo đường thẳng. Một chiếc ca nô phải mất bao nhiêu thời gian để đi từ A đến B rồi trở lại ngay từ B về A. Biết vận tốc của ca nô so với nước không chảy là 15 km/h và vận tốc của nước với bờ sông là 1km/h
Bài 6:Một chiếc thuyền chuyển động ngược dòng sông với vận tốc 10km/h so với nước, nước chảy 2km/h so với bờ.
a)Hỏi vận tốc của thuyền so với bờ.
b)Một người đi từ đầu thuyền đến cuối thuyền với vận tốc 5km/h so với thuyền. Hỏi vận tốc của người đó so với bờ
Bài 7:Một ca nô chạy xuôi dòng từ A đến B cách nhau 72 km hết 2 giờ. Biết vận tốc dòng nước chảy là 6 km/h
Tính khoảng thời gian để ca nô chạy ngược dòng từ B về A. Biết vận tốc của ca nô so với nước không thay đổi.
Bài 8:Một ca nô chạy xuôi dòng từ bến A đến bến B hết 3 giờ còn chạy ngược dòng từ bến B về bến A hết 5 giờ. Biết vận tốc của ca nô với nước là 20km/h.
a)Tìm khoảng cách giữa hai bến sông A,B
b) Tính vận tốc nước chảy so với bờ
Bài 9:Một ca nô chạy xuôi dòng từ bến A đến bến B hết 2 giờ còn chạy ngược dòng từ bến B về bến A hết 3 giờ. Biết vận tốc của ca nô với nước là 30km/h.
a)Tìm khoảng cách giữa hai bến sông A,B
b) Tính vận tốc nước chảy so với bờ
Bài 10: Một chiếc phà chạy xuôi dòng từ A đến B mất 2 giờ; khi chạy về mất 3 giờ. Hỏi nếu phà tắt máy trôi theo dòng nước thì từ A đến B mất bao lâu?
...
---(Nội dung đầy đủ và chi tiết, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)---
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Tổng quan phương pháp giải bài toán về tính tương đối của chuyển động môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tư liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
