Phương trình chuyển động thẳng đều (hay, chi tiết)

Với loạt bài Phương trình chuyển động thẳng đều 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 môn Vật Lí 10.

Bài viết Phương trình chuyển động thẳng đều 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 Phương trình chuyển động thẳng đều Vật Lí 10.

1. Định nghĩa

- Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng có tốc độ trung bình như nhau trên mọi quãng đường.

- Giả sử có một chất điểm M, xuất phát từ một điểm A trên đường thẳng Ox, chuyển động thẳng đều theo phương Ox với tốc độ v. Điểm A cách gốc O một khoảng OA = x₀. Lấy mốc thời gian là lúc chất điểm bắt đầu chuyển động.

 

2. Công thức

- Phương trình tọa độ thời gian của chuyển động thẳng đều:

x = x₀ + v.(t - t₀) (1)

Trong đó:

+ x_o: tọa độ ban đầu của vật tại thời điểm t₀

+ x: tọa độ của vật sau thời gian chuyển động t

+ v: vận tốc chuyển động của vật.

Chú ý:

+ v > 0 khi vật chuyển động theo chiều dương

+ v < 0 khi vật chuyển động theo chiều âm

3. Kiến thức mở rộng

a. Các công thức

- Vận tốc của chất điểm bằng:  

- Nếu chọn gốc thời gian tại thời điểm t₀ thì t₀ = 0, ta có:

Phương trình chuyển động thẳng đều hay (phương trình tọa độ)

x = x₀ + vt

- Nếu chọn gốc tọa độ và gốc thời gian tại vị trí và thời điểm vật xuất phát thì x₀ = 0; t₀ = 0, ta có:

Phương trình chuyển động thẳng đều hay (phương trình tọa độ)

x = s = v.t

b. Đồ thị

- Đồ thị tọa độ theo thời gian (x – t): của chuyển động thẳng đều: hình dạng là đường thẳng hướng lên trên khi vật chuyển động cùng chiều dương, hướng xuống dưới khi vật chuyển động ngược chiều dương.

- Đồ thị vận tốc theo thời gian (v – t): hình dạng là đường thẳng song song với trục Ot

                            

4. Bài tập minh họa

Câu 1: Trên đường thẳng từ nhà đến chỗ làm việc của A, cùng một lúc xe 1 khởi hành từ nhà đến chỗ làm với v = 80 km/h. Xe thứ 2 từ chỗ làm đi cùng chiều với v = 60 km/h. Biết quãng đường là 40 km. Lập phương trình chuyển động của mỗi xe với cùng hệ quy chiếu.

Lời giải:

Chọn gốc toạ độ tại A, gốc thời gian lúc 2 xe xuất phát.

Chiều dương cùng chiều với chiều chuyển động với hai xe.

Phương trình chuyển động của hai xe là:

x₁ = x₀ + v₁.t = 80t

x₂ = x₀ + v₂.t = 40 + 60t.

Câu 2: Một ô tô xuất phát từ A lúc 8 giờ sáng chuyển động thẳng đều tới B lúc 10h30', khoảng cách từ A đến B là 175 (km ).

a. Tính vận tốc của xe ?

b. Xe tiếp tục chuyển động thẳng đều đến C lúc 12h30'. Tính khoảng cách từ B đến C ?

Lời giải:

Chọn hệ trục tọa độ ox và chiều dương là chiều chuyển động của vật

a. Ta có:

t₀ = 8 am

t = 10h30 am

s = 175 km

Vận tốc xe: 

b. Viết phương trình chuyển động theo công thức: x = S_BC = x_o + v(t − t₀)

Lưu ý chọn nơi xuất phát là B thì x_o = 0

t₀ = 10h30 vì đi từ B

t = 12h30 và vận tốc giữ nguyên vì chuyển động thẳng đều.

Vậy S_BC = 70.(12h30 - 10h30) = 140 km.

5. Bài tập tự luyện

Bài 1: Một em học sinh đi bộ trên một đường thẳng từ nhà tới trường học cách đó 2,5 km với tốc độ 5 km/h. Tới nơi do trường học đã đóng cửa nên học sinh này đã đi về nhà với tốc độ 7,5 km/h. Tốc độ trung binh của học sinh này trong 40 phút tính từ lúc bắt đầu đi là bao nhiêu?

Bài 2: Một đoàn tàu dài 200 m đi qua một cây cầu dài 400 m. Thời gian để đoàn tàu chuyển động với vận tốc không đổi 36 km/h đi qua hoàn toàn cây cầu là bao nhiêu?

Bài 3: Phương trình chuyển động của một chất điểm dọc theo Ox có dạng x = 5t - 12 (km), với t đo bằng giờ. Độ dời của chất điểm từ 2 h đến 4 h là bao nhiêu?

Bài 4: Một chiếc xe chuyển động thẳng, trong một nữa thời gian đầu xe chuyển động với tốc độ 65 km/h, trong nữa thời gian còn lại xe chuyển động với tốc độ 35 km/h. Tốc độ trung bình của xe trong cả quá trình là bao nhiêu?

Bài 5: Một ô tô chạy liên tục, trong 2 giờ đầu với tốc độ 80 km/h, trong giờ sau chạy với tốc độ 50 km/h. Tốc độ trung bình của xe trong cả quá trình là bao nhiêu?

Bài 6: Phương trình chuyển động thẳng dọc theo Ox của chất điểm có dạng: x = -10 + 40t (km), với t đo bằng giờ. Quãng đường đi được của chất điểm sau 1 giờ 30 phút chuyển động là bao nhiêu?

Bài 7: Lúc 7 giờ, xe ô tô thứ nhất đi qua A chuyển động thẳng đều về B với tốc độ 40 km/h. Nửa giờ sau, xe ô tô thứ hai chuyển động thẳng đều từ B đến A và gặp xe thứ nhất lúc 8 giờ 30 phút. Biết AB=130 km. Tốc độ của xe thứ hai là bao nhiêu?

Bài 8: Lúc 7 giờ một ô tô khởi hành với tốc độ 60 km/h từ điểm A tới điểm B. Coi chuyển động của ô tô là thẳng đều. Hãy viết phương trình chuyển động của ô tô nếu chọn trục toạ độ Ox trùng với đường chuyển động của ô tô, chiều dương hướng từ A đến B, gốc toạ độ O nằm giữa A và B và cách A 10 km, gốc thời gian là lúc 8 giờ?

Bài 9: Lúc 7 giờ, ô tô thứ nhất đi qua điểm A, ô tô thứ 2 đi qua điểm B cách A 10 km. Xe đi qua A với vận tốc 50 km/h, đi qua B với vận tốc 40 km/h. Biết hai xe chuyển động cùng chiều theo hướng từ A đến B. Coi chuyển động của hai ô tô là chuyển động đều.

Bài 10: Một chiếc ô tô đi 2 km trong 2,5 phút. Nếu nó đi một nữa quãng đường với tốc độ 40 km/h thì phần còn lại của quãng đường nó đi với tốc độ là bao nhiêu?

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

• Phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều

• Phương trình chuyển động thẳng chậm dần đều

• Đồ thị tọa độ theo thời gian

• Đồ thị gia tốc theo thời gian

• Đồ thị vận tốc theo thời gian

---