Công thức tính tương đối của vận tốc (hay, chi tiết)

Công thức tính tương đối của vận tốc Vật Lí lớp 10 sẽ giúp học sinh nắm vững công thức, từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi Vật Lí 10.

Bài viết Công thức tính tương đối của vận tốc hay nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức, Kiến thức mở rộng và Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức tính tương đối của vận tốc Vật Lí 10.

1. Khái niệm          

- Nếu vật chuyển động ngược dòng thì có lực cản của dòng nước; nếu chuyển động xuôi dòng thì có thêm vận tốc dòng nước.

2. Công thức

- Một chiếc thuyền đang chạy trên một dòng sông. Ta sẽ xét chuyển động của thuyền trong hai hệ qui chiếu:

+ Hệ quy chiếu (x0y) gắn với bờ coi như hệ quy chiếu đứng yên.

+ Hệ quy chiếu (x’0y’) gắn với một vật trôi theo dòng nước là hệ quy chiếu chuyển động.

- Gọi thuyền là số 1 (ứng với vật chuyển động), nước là số 2 (ứng với hệ quy chiếu chuyển động), bờ là số 3 (ứng với hệ quy chiếu đứng yên). Ta có:

+  là vận tốc của thuyền đối với bờ, tức là đối với hệ quy chiếu đứng yên. Vận tốc này gọi là vận tốc tuyệt đối.

+  là vận tốc của thuyền đối với nước, tức là đối với hệ quy chiếu chuyển động. Vận tốc này gọi là vận tốc tương đối.

+  là vận tốc của nước đối với bờ. Đó là vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động so với hệ quy chiếu đứng yên. Vận tốc này gọi là vận tốc kéo theo.

Ta có hệ thức:  (1)

3. Kiến thức mở rộng

- Trường hợp: => (1) trở thành: v_1,3 = v_1,2 + v_2,3 

- Trường hợp: => (1) trở thành: v_1,3 = |v_1,2 - v_2,3|

- Trường hợp: => (1) trở thành:  

- Trường hợp:  => (1) trở thành:

 

                                

4. Bài tập minh họa

Câu 1: Vận tốc ca nô khi nước lặng là 30 km/giờ. Vận tốc dòng nước là 44 km/h. Tính:

a) Vận tốc của ca nô khi đi xuôi dòng.

b) Vận tốc của ca nô khi đi ngược dòng

Lời giải:

a) Vận tốc của ca nô khi đi xuôi dòng là:

30 + 4 = 34 (km/h)

b) Vận tốc của ca nô khi đi xuôi dòng là:

30 – 4 = 26 (km/h)

Câu 2: Lúc 8 giờ, một ca nô đi xuôi dòng từ bến A đến bến B. Vận tốc của ca nô khi nước yên lặng là 20km/h, và vận tốc của dòng nước là 4km/h. Đến 9 giờ 15 phút thì ca nô đến B. Tính độ dài của quãng sông AB?

Lời giải:

- Vận tốc ca nô khi xuôi dòng là :

   20 + 4 = 24 (km/h )

- Thời gian ca nô đi từ A đến B là:

   9 giờ 15 phút – 8 giờ = 1 giờ 15 phút = 1,25 (giờ)

- Quãng sông AB dài là

   24.1,25 = 30 (km)

5. Bài tập tự luyện

Bài 1: Một cái phà chuyển động sang một con sông rộng 1 km, thân phà luôn vuông góc với bờ sông. Thời gian để phà sang sông là 15 phút. Vì nước chảy nên phà trôi xuôi 500 m về phía hạ lưu so với vị trí ban đầu. Tính vận tốc của dòng nước, vận tốc của phà đối với nước và vận tốc của phà đối với bờ?

Bài 2: Lúc trời không gió, một máy bay bay từ địa điểm M đến N theo 1 đường thẳng với v = 120 m/s mất thời gian 2 giờ. Khi bay trở lại, gặp gió nên bay mất thời gian 2 giờ 20 phút. Xác định vận tốc gió đối với mặt đất.

Bài 3: Hai đầu máy xe lửa đều chạy trên cùng đoạn thằng với vận tốc v₁, v₂. Hỏi khi hai đầu máy chạy ngược chiêu nhau thì vận tốc của đầu máy thứ nhất so với đầu máy thứ hai là bao nhiêu?

Bài 4: Một ca nô chuyển động thẳng đều xuôi dòng từ A đến B mất 2,2 h và khi ngược dòng từ B về A mất 3h. Hỏi nếu ca nô tắt máy và để trôi theo dòng nước từ A đến B thì mất mấy giờ? Biết vận tốc ca nô so với nước không đổi khi đi xuôi và ngược, vận tốc của nước chảy cũng không đổi?

Bài 5: Một chiếc thuyền chuyển động ngược chiều dòng nước với v = 7,5 km/h đối với dòng nước. Vận tốc chảy của dòng nước đối với bờ sông là 2,1 km/h. Vận tốc của thuyền đối với bờ sông là bao nhiêu?

Bài 6: Hai bạn Quyên và Thủy đi xe đạp đến Trung Tâm Bồi Dưỡng Kiến Thức Thành Đô, coi là đường thẳng với vận tốc v_Q = 9km/h, v_Th= 12km/h. Xác định vận tốc tương đối (độ lớn và hướng) của Quyên so với Thủy.

a. Hai xe chuyển động cùng chiều.

b. Hai xe chuyển động ngược chiều

Bài 7: Một canô đi từ bến sông P đến Q rồi từ Q đến P. Hai bến sông cách nhau 21 km trên một đường thẳng. Biết vận tốc của canô khi nước không chảy là 19,8 km/h và vận tốc của dòng nước so với bờ sông là 1,5 m/s. Thời gian chuyển động của canô là bao nhiêu?

Bài 8: Một thuyền máy chuyển động xuôi dòng từ M đến N rồi chạy ngược dòng từ N đến M với tổng cộng thời gian là 4 giờ. Biết dòng nước chảy với v = 1,25 m/s so với bờ, vận tốc của thuyền so với dòng nước là 20 km/h. Quãng đường MN là bao nhiêu?

Bài 9: Một canô chạy thẳng đều xuôi dòng từ bến A đến bến B cách nhau 54 km mất khoảng thời gian 3 h. Vận tốc của dòng chảy là 6 km/h.

a. Tính vận tốc của canô đối với dòng chảy.

b. Tính khoảng thời gian nhỏ nhất để canô ngược dòng từ B đến A

Bài 10: Một chiếc xuồng đi xuôi dòng nước từ A đến B mất 4 giờ, còn nếu đi ngược dòng nước từ B đến A mất 5 giờ. Biết vận tốc của dòng nước so với bờ sông là 4 km/h. Tính vận tốc của xuồng so với dòng nước và tính quãng đường AB

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 10 quan trọng hay khác:

• Công thức tính vận tốc

• Công thức tính vận tốc khi rơi

• Công thức tính quãng đường khi rơi

• Công thức tính quãng đường đi được trong giây thứ n

• Công thức tính quãng đường đi được trong giây cuối cùng

---