Đồ thị của chuyển động thẳng biến đổi đều

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 10 bài viết Đồ thị của chuyển động thẳng biến đổi đều, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 10.

Nội dung bài viết Đồ thị của chuyển động thẳng biến đổi đều:
Dạng 3: Đồ thị của chuyển động thẳng biến đổi đều 1. Kiến thức cần nắm vững Đồ thị gia tốc – thời gian * Là đường thẳng song song với trục thời gian. * Diện tích S giới hạn bởi đường a hằng số và trục thời gian từ t0 đến t biểu diễn vận tốc tức thời đạt được tại thời điểm t. Đồ thị vận tốc thời gian * Là đường thẳng xiên góc, tạo với trục thời gian góc α * Diện tích giới hạn bởi đường v(t) và trục thời gian từ t0 đến t biểu diễn quãng đường vật đi được từ t0 đến t Đồ thị tọa độ – thời gian Là một phần đường parabol 2. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Đồ thị vận tốc – thời gian của một tàu hỏa đang chuyển động thẳng có dạng như hình bên. Thời điểm t = 0 là lúc tàu đi qua sân ga. Vận tốc của tàu sau khi rời sân ga được 80 m là A. 4 m/s. B. 6 m/s. C. 8 m/s. D. 10 m/s. Lời giải: Từ đồ thị ta thấy: tại t = 0 vận tốc của tàu là v0 = 2 m/s2 và tàu đang chuyển động nhanh dần với gia tốc: Áp dụng Đáp án B. Chú ý: Từ đồ thị v t cho ta biết 0 0 t v và a từ đó ta có thể tính tiếp các đại lượng khác Ví dụ 2: Đồ thị vận tốc – thời gian của một vật chuyển động thẳng ở hình dưới. Quãng đường vật đã đi được sau 30s là: A. 200 m B. 250 m C. 300 m D. 350 m Lời giải: Quãng đường vật đã đi được chính bằng độ lớn diện tích của hình thang tạo bởi đồ thị và trục thời gian: Đáp án B.
Chú ý: Trên đồ thị v-t thì quãng đường vật đi được bằng diện tích hình phẳng giới hạn bởi đường v(t) và trục t Ví dụ 3: Đồ thị vận tốc – thời gian của một vật chuyển động ở hình bên. Tỉ số về độ lớn gia tốc của vật trong thời gian OA và AB là: A. 1 B. 1/2 C. 1/3 D. 3 Lời giải: Trong thời gian OA vật chuyển động nhanh dần đều với gia tốc: Trong thời gian AB vật chuyển động chậm dần đều với gia tốc: Tỉ số về độ lớn: 12 Đáp án C. Lưu ý: Đường thẳng đi lên a > 0, đi xuống a < 0 Hệ số góc của đường thẳng v(t) chính là gia tốc a Ví dụ 4: Đồ thị gia tốc – thời gian của một vật chuyển động từ trạng thái nghỉ ở hình bên. a. Vận tốc của vật sau 2s là A. 5 m/s2 B. 10 m/s2 C. 20 m/s2 D. 15 m/s2 b. Quãng đường vật đi được sau 2 s đầu tiên là A. 5m B. 10m C. 20m D. 15m c. Vận tốc của vật sau 4s là A. 10 m/s B. 7 m/s C. 14 m/s D. 20 m/s Lời giải a. Vận tốc của vật đạt được sau 2 s bằng diện tích hình chữa nhật cạnh 2 x 5 Đáp án B. b. Trong 2 s đầu vật chuyện động với gia tốc a = 5 m/s2, vận tốc ban đầu v0 = 0. Suy ra, quãng đường vật đi được sau 2 s đầu Đáp án B. c. Sau 2 s vật có vận tốc ban đầu bằng 10 m/s nên tốc độ của vật sau 4 s là Đáp án C. Ví dụ 5: Hình bên là đồ thị vận tốc – thời gian của hai vật chuyển động thẳng cùng hướng, xuất phát từ cùng một vị trí, gốc thời gian là lúc hai vật bắt đầu chuyển động. Nhận xét sai là A. Hai vật cùng chuyển động nhanh dần B. Vật 1 bắt đầu chuyển động từ trạng thái nghỉ C. Vật 2 chuyển động với gia tốc lớn hơn vật 1 D. Ở thời điểm t0, vật 1 ở phía sau vật 2 Lời giải: Đường v(t) của vật 1 dốc hơn của vật 2 nên có hệ số góc lớn hơn, do đó gia tốc của vật 1 phải lớn hơn gia tốc của vật 2. Đáp án C. Ví dụ 6: Đồ thị vận tốc – thời gian của hai xe A và B chuyển động cùng chiều dọc theo một đường thẳng được thể hiện như ở hình bên. Gốc thời gian t = 0 được chọn khi hai xe ở cùng một vị trí. Từ thời điểm t = 0, hai xe đi được quãng đường bằng nhau sau khoảng thời gian A. 1 s B. 2 s C. 3 s D. 4 s Lời giải: Tại t = 4 s, hai xe đã cùng đi được quãng đường bằng nhau (diện tích của hình thang giới hạn bởi đường v(t) của (A) bằng diện tích hình chữ nhật giới hạn bởi đường v(t) của (B) với trục t), và cùng bằng Đáp án D. Lưu ý : Trên đồ thị v t khi hai vật xuất phát đồng thời từ t0 thì quãng đường hai vật đi được bằng nhau khi diện tích hai hình phẳng giới hạn bởi các đường x(t) với trục thời gian từ t0 đến t phải bằng nhau.