Vật tốc là một trong những kiến thức quan trọng của Vật lý lớp 8. Để các bạn nắm rõ hơn vận tốc là gì?Công thức tính vận tốc, quãng đường, thời gian, vận tốc trung bình là gì? Công thức tính vận tốc trung bình, vận tốc tức thời là gì? Công thức tính vận tốc tức thời, vận tốc góc là gì? Công thức tính vận tốc góc,..Tất cả sẽ được chúng tôi trình bày chi tiết trong bài viết dưới đây.
Nội dung bài viết
Vận tốc là gì?
Vận tốc là tốc độ thay đổi vị trí của một vật trong một hệ quy chiếu nhất định, phụ thuộc vào một hàm thời gian. Hay nói cách khác vận tốc là quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian
Đơn vị của vận tốc
Đơn vị vận tốc phụ thuộc vào đơn vị độ dài và đơn vị thời gian. Đơn vị hợp pháp của vận tốc là m/s và km/h.
Lưu ý: Muốn so sánh chuyển động nào nhanh hơn hay chậm hơn thì ta cần so sánh số đo vận tốc của chúng trong cùng một đơn vị vận tốc.
Ví dụ:
Độ lớn của vận tốc được đo bằng dụng cụ gọi là tốc kế (hay đồng hồ vận tốc). Tốc kế thường gắn trên xe ô tô, xe máy để đo vận tốc chuyển động của xe.
Sự khác biệt giữa tốc độ và vận tốc
Trên thực tế có rất nhiều người nhầm lẫn rằng vận tốc và tốc độ là một. Tuy nhiên, thực chất thì hai khái niệm này thực sự rất khác biệt cụ thể như sau:
Tiêu chí
Vận Tốc
Tốc độ
Ý nghĩa
Vận tốc là vectơ có hướng thì tốc độ lại là một đại lượng vô hướng
Tốc độ là độ lớn của vận tốc
Số lượng
Vetor
Vô hướng
Tỷ lệ
Thay đổi dịch chuyển
Thay đổi khoảng cách
Khi cơ thể trở về vị trí ban đầu
Sẽ là số không
Sẽ không bằng không
Vật di chuyển
Vận tốc của vật chuyển động có thể dương, âm hoặc bằng không
Tốc độ của đối tượng di chuyển không bao giờ có thể là tiêu cực.
Các bạn có thể hiểu rõ hơn ở ví dụ sau: Một xe máy chuyển động với vận tốc không đổi 40 km/h trên một đường tròn có tốc độ không đổi. Khi đi hết một đường tròn thì tốc độ của nó vẫn là 20 km/h, nhưng vận tốc của nó là 0 vì nó đi về vị trí ban đầu.
Công thức tính vận tốc
Trong chuyển động thẳng đều, công thức tính vận tốc của một vật bằng quãng đường vật đi được chia cho thời gian đi hết quãng đường
v = s/t
Trong đó:
v: vận tốc của vật
s: quãng đường vật đi được
t: thời gian đi hết quãng đường
Áp dụng từ công thức tính vận tốc chúng ta có thể dễ dàng tính được 2 đại lượng quãng đường và thời gian.
Khi biết được vận tốc, thời gian ta có công thức tính quãng đường: s = v.t.
Khi biết được vận tốc, quãng đường ta có công thức tính thời gian: t = s/v.
Công thức tính vận tốc trung bình
Công thức tính vận tốc trung bình là bằng tổng quãng đường đi được chia cho thời gian chuyển động hay nói cách khác vận tốc trung bình là tỉ số giữa sự thay đổi vị trí của vật trong khoảng thời gian đang xét và khoảng thời gian đó
Vtb = (r – r0)/(t – t0) = Δr/ Δt
Trong đó:
Vtb: vận tốc trung bình
r: vị trí cuối
r0: vị trí đầu
t: thời điểm cuối
t0: thời điểm đầu
kết quả phép trừ vector r – r0 còn gọi là độ dịch chuyển
Vận tốc trung bình trên những khoảng thời gian khác nhau có thể mang những giá trị khác nhau. Ngoài ra, cần phân biệt với tốc độ trung bình được định nghĩa là tổng quãng đường đi được chia cho khoảng thời gian được xét:
Vận tốc góc chuyển động quay của vật thể được gọi là đại lượng vectơ để thể hiện mức độ thay đổi theo thời gian vị trí góc vật và hướng của sự chuyển động này. Độ lớn vận tốc góc bằng với tốc độ góc và hướng vectơ vận tốc góc và được xác định quy tắc bàn tay phải.
ω = dφ/dt
Trong đó:
ω là tốc độ góc
dφ/dt là đạo hàm của góc quay θ sau thời gian t
Công thức tính vận tốc tức thời
Vận tốc tức thời là gì?
Vận tốc tức thời mô tả sự nhanh chậm và chiều chuyển động tại một thời điểm nào đó trên đường đi của vật. Nếu vận tốc trung bình cho ta một cái nhìn tổng quát về vận tốc của vật trong một khoảng thời gian xác định thì vận tốc tức thời cho ta một cái nhìn cụ thể, tại một thời điểm.
Công thức tính vận tốc tức thời
Để tính vận tốc tức thời tại một thời điểm ta xét vận tốc trung bình trong khoảng thời gian vô cùng nhỏ tính từ thời điểm đó.
Khi khoảng thời gian được xét tiến dần đến 0 thì vận tốc trung bình tiến dần đến vận tốc tức thời (tại thời điểm t0). Giới hạn này đồng nghĩa với đạo hàm của vị trí theo thời gian. Từ đó, vận tốc tức thời được định nghĩa như sau:
Trong đó:
v: là vectơ vận tốc tức thời
r: là vectơ vị trí như một hàm số của thời gian
t: là thời gian
Các dạng bài tập liên quan đến công thức vận tốc, quãng đường thời gian, vận tốc trung bình và vận tức thời
Ví dụ 1: Một đoàn tàu đi được quãng đường 250 km sau 5 giờ, tính vận tốc của đoàn tàu đó.
Lời giải:
V = s/t = 250/5 = 50 (km/h)
Ví dụ 2: Xe máy di chuyển từ vị trí A lúc 8 giờ 20 phút, vận tốc 45 km/h, xe đi đến B vào 11h. Xác độ dài quãng đường AB mà xe máy đi được?
Lời Giải:
Thời gian xe máy di chuyển hết đoạn AB: 11- 8h20’ = 2h40’ = 8/3 (8 phần 3)
Quãng đường AB sẽ là: S = 45 x 8/3 = 120 km.
Ví dụ 3: Có một xe chuyển động từ A về B. Trong khoảng 3/4 quãng đường đầu, xe chuyển động với vận tốc là 36km/h. Trong thời gian 10 phút, xe đi hết được quãng đường còn lại với vận tốc là 24km/h. Vận tốc trung bình của xe trên cả quãng đường AB là bao nhiêu
Lời giải:
Ta có độ dài quãng đường sau là S2 = t2.v2 = 24. 1/6 = 4km.
Độ dài 3/4 quãng đường đầu là S1 = 3S2 = 12km.
Tổng độ dài quãng đường AB là S = S1 + S2 = 12 + 4 = 16km.
Thời gian đi hết quãng đường đầu là t1 = 12/36 = 1/3 (h)
Tổng thời gian đi hết quãng đường AB là t = t1 + t2 = 1/3 + 1/6 = 1/2 (h)
Vận tốc trung bình là V = S/t = 16/(1/2) 32 km/h
Ví dụ 4: Có một chiếc xe chuyển động từ A về B. Trong 1 nửa đoạn đầu vận tốc là v1, quãng đường còn lại vận tốc của xe là v2. Tìm vận tốc trung bình trên cả quãng đường di chuyển.
Lời giải:
Ta gọi S là độ dài quãng đường AB, v là vận tốc trung bình quãng đường AB.
Thời gian xe di chuyển từ A về B là t = S/v (1)
Qua bài viết trên chúng tôi giúp người dùng ghi nhớ được các công thức tính vận tốc trung bình hay vận tốc tức thời từ đó có thể áp dụng giải được các bài toàn đơn giản và nhanh chóng
