Lý thuyết Chuyển động tổng hợp (Chân trời sáng tạo 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 10

Lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 5: Chuyển động tổng hợp

Video giải Vật lí 10 Bài 5: Chuyển động tổng hợp – Chân trời sáng tạo

A. Lý thuyết Chuyển động tổng hợp

I. Độ dịch chuyển tổng hợp – Vận tốc tổng hợp

a. Tính tương đối của chuyển động

Một vật có thể xem như đứng yên trong hệ quy chiếu này nhưng lại chuyển động trong hệ quy chiếu khác. Do đó, chuyển động có tính tương đối.

– Hệ quy chiếu đứng yên: là hệ quy chiếu gắn với vật làm gốc được quy ước là đứng yên.

Ví dụ:

Cây cối ven đường

– Hệ quy chiếu chuyển động: là hệ quy chiếu gắn với vật làm gốc chuyển động so với hệ quy chiếu đứng yên.

Nước chảy trên sông

b. Độ dịch chuyển tổng hợp – vận tốc tổng hợp

Bạn B đi từ cuối lên đầu của một toa tàu khi tàu đang chuyển động, để xem xét độ dịch chuyển của bạn B, ta quy ước:

+ Vật 1 (người) là vật chuyển động đang xem xét.

+ Vật 2 (toa tàu) là vật chuyển động được chọn làm gốc của hệ quy chiếu chuyển động.

+ Vật 3 (đường ray) là vật đứng yên được chọn làm gốc của hệ quy chiếu đứng yên.

– Ta suy ra biểu thức của độ dịch chuyển tổng hợp: ${\overrightarrow{d}}_{13}={\overrightarrow{d}}_{12}+{\overrightarrow{d}}_{23}$

– Vận tốc tuyệt đối (vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu đứng yên) bằng tổng vận tốc tương đối (vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu chuyển động) và vận tốc kéo theo (vận tốc của hệ quy chiếu chyển động với hệ quy chiếu đứng yên)

${\overrightarrow{v}}_{13}={\overrightarrow{v}}_{12}+{\overrightarrow{v}}_{23}$

B. Trắc nghiệm Chuyển động tổng hợp

Câu 1: Một người đi xe đạp trên đoạn đường thẳng AB. Nửa đoạn đường đầu người ấy đi với tốc độ trung bình là 20 km/h, trong nửa thời gian của thời gian còn lại đi với tốc độ trung bình là 10 km/h, sau cùng dắt bộ với tốc độ trung bình là 5 km/h. Tính tốc độ trung bình trên cả quãng đường.

A. 15,3 km/h.

B. 10,9 km/h.

C. 12 km/h.

D. 9 km/h.

Chọn đáp án: B.

Ta chia quãng đường làm 3 đoạn ${\text{s}}_{\text{1}}{\text{, s}}_{\text{2}}{\text{, s}}_{\text{3}}$

– thời gian đi nửa quãng đường đầu $t_1=\frac{s_1}{{\nu }_1}=\frac{s}{2.{\nu }_1}$

– gọi thời gian đi nửa quãng đường còn lại là $t_2$ ta có

$s_2=\frac{t_2}{2}.{\nu }_2$

$s_3=\frac{t_2}{2}.{\nu }_3$

Ta có:

$\frac{s}{2}=s_2+s_3=\frac{t_2}{2}\left({\nu }_2+{\nu }_3\right)\Rightarrow t_2=\frac{s}{{\nu }_2+{\nu }_3}$

Suy ra ${\nu }_{tb}=\frac{s}{t_1+t_2}=\frac{s}{\frac{s}{2.{\nu }_1}+\frac{s}{{\nu }_2+{\nu }_3}}=\frac{120}{11}\simeq 10,9$ km/h

Câu 2: Hai đầu máy xe lửa cùng chạy trên một đoạn đường sắt thẳng với vận tốc 80 km/h và 60 km/h. Tính vận tốc của đầu máy thứ nhất so với đầu máy thứ hai biết hai đầu máy chạy ngược chiều.

A. 100 km/h.

B. 20 km/h.

C. 50 km/h.

D. 140 km/h.

Chọn đáp án: D.

Biểu thức tính vận tốc tổng hợp nếu gọi (1) là vật chuyển động – đầu máy thứ nhất, (2) là hệ quy chiếu chuyển động – gắn với đầu máy thứ hai, (3) là hệ quy chiếu đứng yên gắn mới ga tàu là ${\overrightarrow{v}}_{13}={\overrightarrow{v}}_{12}+{\overrightarrow{v}}_{23}$

Do hai đầu máy chạy ngược chiều nhau nên ta có

$v_{13}=v_{12}-v_{23}$

$\iff v_{12}=v_{13}+v_{23}=60+80=140km/h$

Câu 3: Một chiếc phà chạy xuôi dòng từ A đến B mất 3h, khi chạy ngược dòng về mất 6h. Hỏi nếu phà tắt máy trôi theo dòng nước thì từ A đến B mất bao lâu?

A. 12 h.

B. 10 h.

C. 9 h.

D. 3 h.

Gọi $\overrightarrow{v_{13}}$ là vận tốc của phà đối với bờ sông

$\overrightarrow{v_{12}}$ là vận tốc của phà đối với dòng nước

$\overrightarrow{v_{23}}$ là vận tốc của dòng nước đối với bờ sông

Khi đi xuôi dòng ${\nu }_{13x}=\frac{s}{3}={\nu }_{12}+{\nu }_{\text{23}}\left(1\right)$

Khi đi ngược dòng ${\nu }_{13n}=\frac{s}{6}={\nu }_{12}-{\nu }_{\text{23}}\left(2\right)$

Từ (1) và (2) suy ra ${\nu }_{\text{23}}=\frac{s}{12}$

Nếu phà tắt máy trôi theo dòng sông thì $t=\frac{s}{{\nu }_{23}}=\frac{s}{\frac{s}{12}}=12$h

Câu 4: Một thuyền đi từ bến A đến bến B cách nhau 6 km rồi lại trở về A. Biết rằng tốc độ của thuyền trong nước yên lặng là 5 km/h, tốc độ nước chảy là 1 km/h. Tính thời gian chuyển động của thuyền.

A. 2 giờ 30 phút.

B. 2 giờ.

C. 1 giờ.

D. 1,5 giờ.

Chọn đáp án: A.

– Khi đi xuôi dòng: $t_x=\frac{s}{{\nu }_{13x}}=\frac{6}{{\nu }_{12}+{\nu }_{\text{23}}}=\frac{6}{5+1}=1h$

– Khi đi ngược dòng: $t_n=\frac{s}{{\nu }_{13n}}=\frac{6}{{\nu }_{12}-{\nu }_{\text{23}}}=\frac{6}{5-1}=1,5h$

– Tổng thời gian chuyển động là $t=t_x+t_n=1+1,5=2,5h$= 2 giờ 30 phút.

Câu 5: Một chiếc thuyền chuyển động ngược dòng với vận tốc 14 km/h so với mặt nước. Nước chảy với vận tốc 9 km/h so với bờ. Vận tốc của thuyền so với bờ là

A. v = 14 km/h

B. v = 21 km/h

C. v = 9 km/h

D. v = 5 km/h

Chọn đáp án: D.

Do thuyền chạy ngược dòng nước nên ${\nu }_{tb}={\nu }_{tn}-{\nu }_{nb}=14-9=5km/h$

Câu 6: Biểu thức nào sau đây là biểu thức tính độ dịch chuyển tổng hợp nếu gọi (1) là vật chuyển động, (2) là hệ quy chiếu chuyển động, (3) là hệ quy chiếu đứng yên.

A. ${\overrightarrow{d}}_{13}={\overrightarrow{d}}_{12}+{\overrightarrow{d}}_{23}$

B. ${\overrightarrow{d}}_{12}={\overrightarrow{d}}_{13}+{\overrightarrow{d}}_{23}$

C. $d_{12}=d_{13}+d_{23}$

D. $d_{23}=d_{12}+d_{13}$

Chọn đáp án: A.

Biểu thức tính độ dịch chuyển tổng hợp nếu gọi (1) là vật chuyển động, (2) là hệ quy chiếu chuyển động, (3) là hệ quy chiếu đứng yên: ${\overrightarrow{d}}_{13}={\overrightarrow{d}}_{12}+{\overrightarrow{d}}_{23}$

Câu 7: Biểu thức nào sau đây là biểu thức tính vận tốc tổng hợp nếu gọi (1) là vật chuyển động, (2) là hệ quy chiếu chuyển động, (3) là hệ quy chiếu đứng yên.

A. ${\overrightarrow{v}}_{13}={\overrightarrow{v}}_{12}+{\overrightarrow{v}}_{23}$

B. ${\overrightarrow{v}}_{12}={\overrightarrow{v}}_{13}+{\overrightarrow{v}}_{23}$

C. $v_{12}=v_{13}+v_{23}$

C. $v_{23}=v_{13}+v_{12}$

Chọn đáp án: A.

Biểu thức tính vận tốc tổng hợp nếu gọi (1) là vật chuyển động, (2) là hệ quy chiếu chuyển động, (3) là hệ quy chiếu đứng yên là ${\overrightarrow{v}}_{13}={\overrightarrow{v}}_{12}+{\overrightarrow{v}}_{23}$

Câu 8: Một người đi xe đạp, đi $\frac{1}{2}$ đoạn đường đầu với tốc độ ${\nu }_1=10$ km/h, nửa quãng đường còn lại là ${\nu }_2=15$ km/h. Tính tốc độ trung bình trên toàn bộ quãng đường.

A. 12 km/h.

B. 25 km/h.

C. 5 km/h.

D. 12,5 km/h.

Chọn đáp án: A.

Ta có

${\nu }_{tb}=\frac{s}{t}=\frac{s_1+s_2}{t_1+t_2}=\frac{s}{\frac{s_1}{{\nu }_1}+\frac{s_2}{{\nu }_2}}=\frac{s}{\frac{s}{2.{\nu }_1}+\frac{s}{2.{\nu }_2}}=\frac{2.{\nu }_1.{\nu }_2}{{\nu }_1+{\nu }_2}=12$ km/h.

Câu 9: Một xe đi $\frac{1}{3}$ đoạn đường đầu với tốc độ ${\nu }_1=15$ m/s, đi đoạn còn lại với ${\nu }_2=20$ m/s. Tính tốc độ trung bình của xe trên cả quãng đường.

A. 5 m/s.

B. 25 m/s.

C. 18 m/s.

D. 10 m/s.

Chọn đáp án: C.

${\nu }_{tb}=\frac{s}{t}=\frac{s_1+s_2}{t_1+t_2}=\frac{s}{\frac{s_1}{{\nu }_1}+\frac{s_2}{{\nu }_2}}=\frac{s}{\frac{s}{3.{\nu }_1}+\frac{2.s}{3.{\nu }_2}}=\frac{3.{\nu }_1.{\nu }_2}{2.{\nu }_1+{\nu }_2}=18$ m/s.

Câu 10: Một ô tô chuyển động từ A đến B. Một nửa thời gian đầu tốc độ trung bình của xe là ${\nu }_1=40km/h$, nửa thời gian còn lại tốc độ trung bình của ô tô là ${\nu }_2=60km/h$. Tính tốc độ trung bình của ô tô trong toàn bộ khoảng thời gian chuyển động.

A. 40 km/h.

B. 100 km/h.

C. 20 km/h.

D. 50 km/h.

Chọn đáp án: D.

${\nu }_{tb}=\frac{s}{t}=\frac{{\nu }_1.\Delta t_1+{\nu }_2.\Delta t_2}{\Delta t_1+\Delta t_2}=\frac{{\nu }_1.\frac{t}{2}+{\nu }_2.\frac{t}{2}}{t}=\frac{{\nu }_1+{\nu }_2}{2}=50$ km/h

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Vật lí 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 4: Chuyển động thẳng

Bài 6: Thực hành đo tốc độ của vật chuyển động thẳng

Bài 7: Gia tốc – Chuyển động thẳng biến đổi đều

Bài 9: Chuyển động ném