- Thế nào là chuyển động cơ học?
- 1. Định nghĩa
- 2. Tính tương đối của chuyển động
- 3. Các dạng chuyển động thường gặp
- Cách xác định một vật chuyển động hay đứng yên
- Ví dụ về chuyển động cơ học
- Phương pháp giải bài tập chuyển động cơ học
- 1. Chuyển động cơ học
- 2. Tính tương đối của chuyển động
- Bài tập vận dụng về chuyển động cơ học
Thế nào là chuyển động cơ học?
1. Định nghĩa
Sự thay đổi vị trí của một vật theo thời gian so với vật khác (vật mốc) gọi là chuyển động cơ học (gọi tắt là chuyển động).
Một vật được coi là đứng yên khi vị trí của vật đó không thay đổi theo thời gian so với vật khác.
Ví dụ:
- Khi bạn ném một quả bóng nào đó ra xa, lúc này quả bóng được coi là một chuyển động vì quả bóng đang thay đổi vị trí so với bạn.
- Hoặc khi bạn chơi đá cầu, lúc này quả cầu sẽ được chuyền cho người khác và lúc đó quả cầu được coi là một vật đang chuyển động vì nó đã thay đổi vị trí so với bạn.
2. Tính tương đối của chuyển động
Chuyển động hay đứng yên có tính tương đối, vì cùng một vật có thể được xem là chuyển động so với vật này nhưng lại được xem là đứng yên so với vật khác.
- Tính tương đối của chuyển động tuỳ thuộc vào vật chọn làm mốc.
- Thông thường người ta chọn Trái Đất hay những vật gắn với Trái Đất làm vật mốc.
3. Các dạng chuyển động thường gặp
Đường mà vật chuyển động vạch ra gọi là quỹ đạo của chuyển động.
Tuỳ thuộc vào hình dạng của quỹ đạo mà ta chia ra các dạng chuyển động: chuyển động thẳng, chuyển động cong và chuyển động tròn.
- Chuyển động thẳng có quỹ đạo chuyển động là đường thẳng, ví dụ như một vật rơi tự do từ trên cao xuống.
- Chuyển động cong có quỹ đạo chuyển động là đường cong. ví dụ như ném, chuyền một vật như đánh bóng chuyền.
- Chuyển động tròn có quỹ đạo chuyển động là đường trong. Ví dụ như cánh quạt quay.
Cách xác định một vật chuyển động hay đứng yên
- Để nhận biết một vật chuyển động người ta dựa vào vị trí của vật đó so với vật khác được chọn làm mốc, gọi là vật mốc. Nếu vị trí của vật thay đổi so với vật mốc theo thời gian thì vật chuyển động so với vật mốc. Một vật được coi là đang chuyển động khi vị trí của vật so với vật mốc thay đổi theo thời gian thì vật chuyển động so với vật mốc. Chẳng hạn như để nhận biết một ô tô trên đường có chuyển động không thì chúng ta có thể so sánh vị trí của ô tô so với cây cột điện bên đường hoặc so với cây cối bên đường và nếu theo thời gian, vị trí của ô tô thay đổi so với cây cột điện thì ô tô chuyển động.
- Một vật được coi là đứng yên khi vị trí của vật so với vật mốc không thay đổi theo thời gian thì vật đứng yên so với vật mốc và có thể chọn bất kì một vật nào làm vật mốc, thường người ta chọn Trái Đất và các vật gắn với Trái Đất như nhà cửa, cây cối, cột cây số…làm vật mốc. Ví dụ như để nhận biết một người bên đường có chuyển động không, chúng ta có thể so sánh vị trí của người đó so với cây cột điện bên đường hoặc so với cây cối bên đường và nếu theo thời gian, vị trí của người đó không thay đổi so với cây cột điện người đó đang đứng yên.
Ví dụ về chuyển động cơ học
Chuyển động thẳng:
Như hình ảnh bên trên chúng ta có thể thấy chiếc xe tải chuyển động cơ học so với vật làm mốc là cây cột điện và ngược lại. Cột điện đứng yên so với vật mốc là chiếc xe tải.
Chuyển động tròn: Một vệ tinh nhân tạo bay quanh Trái Đất theo một quỹ đạo địa tĩnh.
Chuyển động cong: chuyển động của quả cầu lông hay một chiếc xe đua chạy qua một đường cong trên đường đua.
Phương pháp giải bài tập chuyển động cơ học
1. Chuyển động cơ học
Khi nói vật này chuyển động hay đứng yên thì phải nói so với vật (làm mốc) nào?
Vậy muốn biết vật A chuyển động hay đứng yên so với vật B thì ta phải xem xét vị trí của vật A so với vật B. Nếu:
- Vị trí của vật A so với vật B có thay đổi theo thời gian thì ta nói vật A chuyển động so với vật B.
- Vị trí của vật A so với vật B không thay đổi theo thời gian thì ta nói vật A đứng yên so với vật B.
2. Tính tương đối của chuyển động
Để chứng minh chuyển động hay đứng yên mang tính tương đối thì ta phải chọn ra ít nhất 3 vật: vật A, vật B và vật C. Sao cho vật A chuyển động so với vật B nhưng lại đứng yên so với vật C.
Bài tập vận dụng về chuyển động cơ học
Câu 1. Trong các câu có chứa cụm từ “chuyển động”, “đứng yên” sau đây, câu nào đúng?
A. Một vật có thể chuyển động đối với vật này nhưng lại có thể đứng yên đối với vật khác.
B. Một vật xem là chuyển động đối với vật này, thì chắc chắn đứng yên đối với vật khác.
C. Một vật xem là chuyển động đối với vật này, thì không thể đứng yên đối với vật khác.
D. Một vật xem là đứng yên đối với vật này, thì chắc chắn chuyển động đối với vật khác.
Đáp án: A
Câu 2. Một chiếc xe buýt đang chạy từ trạm thu phí Thuỷ Phù lên Huế, nếu ta nói chiếc xe buýt đang đứng yên thì vật làm mốc là:
A. Người soát vé đang đi lại trên xe
B. Tài xế
C. Trạm thu phí Thủy Phù
D. Khu công nghiệp Phú Bài
Đáp án: B
Câu 3. Hãy chọn câu trả lời đúng: Một người ngồi trên đoàn tàu đang chạy thấy nhà cửa bên đường chuyển động. Khi ấy người đó đã chọn vật mốc là:
A. Toa tàu.
B. Bầu trời.
C. Cây bên đường.
D. Đường ray.
Đáp án: A
Lời giải: Người ngồi trên đoàn tàu đang chạy thấy nhà cửa bên đường chuyển động chứng tỏ người đó chọn toa tàu làm mốc.
Bài 4. Trong các đáp án dưới đây, đáp án nào vật chuyển động được coi như là chất điểm? Vì sao?
A. Mặt Trăng quay quanh Trái Đất.
B. Đoàn tàu chuyển động trong nhà ga.
C. Em bé trượt cầu trượt.
D. Chuyển động tự quay của Trái Đất quanh trục.
Đáp án: A
Lời giải: Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. Vì so sánh chiều quỹ đạo chuyển động quanh Trái Đất với Mặt Trăng thì có kích thích nhỏ hơn nên có thể coi như một chất điểm.
Bài 5. Hãy chọn đáp án đúng nhất.
A. Quỹ đạo chính là một đường thẳng mà trên đó chất điểm sẽ chuyển động không ngừng trong không gian.
B. Một đường cong trong không gian mà trên đó chất điểm chuyển động sẽ được gọi là quỹ đạo.
C. Quỹ đạo là một đường mà chất điểm vạch ra trong không gian khi nó chuyển động.
D. Một đường vạch sẵn trong không gian trên đó chất điểm chuyển động gọi là quỹ đạo.
Đáp án: C.
Lời giải: Quỹ đạo là một đường mà chất điểm vạch ra trong không gian khi nó chuyển động.
Bài 6. Một ô tô đi từ A đến B đầu chạm ô tô đi 1/4 tổng thời gian với vận tốc 50km/h. Giữa chặng ô tô đi được 1/2 thời gian với vận tốc 40km/h. Cuối chặng đường ô tô đi được 1/4 tổng thời gian với vận tốc 20 km/h. Tính vận tốc trung bình của ô tô.
Lời giải:
Quãng đường ô tô đi được trong $dfrac{1}{4}t$ đầu là $s_1 = 50.dfrac{1}{4}t$
Quãng đường ô tô đi được trong $dfrac{1}{2}t$ tiếp là $s_2 = 40.dfrac{1}{2}t$
Quãng đường ô tô đi được trong $dfrac{1}{4}t$ cuối là $s_3 = 20.dfrac{1}{4}t$
Vận tốc trung bình của ô tô là:
$v_{tb} = dfrac{s}{t} = dfrac{s_1 + s_2 + s_3}{t_1+t_2+t_3} = dfrac{50.dfrac{1}{4}t + 40.dfrac{1}{2}t + 20.dfrac{1}{4}t}{t} = 37,5 km/h$
Bài 7. Hai thành phố AB cách nhau 340km. Lúc 7h sáng một xe khởi hành từ A đến B với vận tốc 40 km/h. Đến 8h, xe thứ 2 từ B về A với vận tốc 60 km/h. d. Viết phương trình chuyển động của 2 xe. e. Xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau. f. Lúc 9h30’ hai xe cách nhau bao xa? g. Ở thời điểm nào 2 xe cách nhau 75 km.
Lời giải:
Gọi vận tốc của thuyền so với nước và vận tốc của nước so với bờ lần lượt là $v_1,\,v_2 (v_1 > v_2)$
Giả sử thuyền làm rơi phao ở A, thuyền đi đến B mới quay lại và gặp phao tại C:
Khi thuyền đi từ A đến B, thuyền ngược dòng, vận tốc của thuyền so với bờ là:
$v_n = v_1 − v_2$
Quãng đường AB là:
$S_{AB} = v_n.t_n = (v_1 − v_2).0,5$
Gọi thời gian thuyền chuyển động từ B về A là t (h)
→ thời gian phao trôi từ A đến C là: t + 0,5(h)
Quãng đường AC là:
$S_{AC} = v_2.(t+0,5)$
Khi thuyền đi từ B về C, thuyền xuôi dòng, vận tốc của thuyền so với bờ là:
$v_x = v_1 + v_2$
Quãng đường BC là:
$S_{BC} = v_x.t_x = (v_1 + v_2).t
Từ hình vẽ ta thấy:
$S_{BC}= S_{AC} + S_{AB} ⇒ (v_1+v_2).t=v_2(t+0,5)+(v_1−v_2).0,5 ⇒ v_1.t + v_2.t = v_2.t + 0,5.v_2 + 0,5.v_1−0,5v_2 ⇒ v_1.t = 0,5.v_1 ⇒ t = 0,5(h)$
Lại có: AC=5(km) ⇒ $v_2.(0,5+0,5)= 5 ⇒ v_2 = 5(km/h)$