Chuyển động thẳng đều là gì?

Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có tốc độ trung bình như nhau trên mọi quãng đường. Hãy cùng Toploigiai tìm hiểu rõ hơn về chuyển động thẳng đều qua bài viết dưới đây nhé!

Chuyển động thẳng đều là gì?

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

Công thức liên hệ giữa v - s - t của chuyển động thẳng đều

v = st

Trong đó:

       + v: vận tốc của chuyển động thẳng đều

       + s: quãng đường đi được

       + t: thời gian đi hết quãng đường s

Phương trình chuyển động thẳng đều

 x= x₀ + v(t−t₀)

Trong đó:

       + x: tọa độ của vật tại thời điểm t

       + x₀: tọa độ của vật tại thời điểm ban đầu t₀

       + v: vận tốc tức thời (gọi tắt là vận tốc) của vật

       + t₀: gốc thời gian

Các dạng bài tập trong chuyển động thẳng đều

Dạng 1: Xác định vận tốc, quãng đường, thời gian trong chuyển động thẳng đều 

- Sử dụng công thức trong chuyển động thẳng đều: S = v.t

- Công thức tính tốc độ trung bình: 

Vận tốc trung bình: 

Ví dụ: Một xe đi nửa đoạn đường đầu tiên với tốc độ trung bình v1 = 12 km/h và nửa đoạn đường sau với tốc độ trung bình v2 = 20 km/h. Tính tốc độ trung bình trên cả đoạn đường.

Lời giải:

Thời gian đi nửa đoạn đường đầu:  

Thời gian đi nửa đoạn đường cuối: 

Tốc độ trung bình: 

Dạng 2: Viết phương trình chuyển động thẳng đều

- Bước 1: Chọn hệ quy chiếu

      + Trục tọa độ Ox trùng với quỹ đạo chuyển động 

      + Gốc tọa độ (thường gắn với vị trí ban đầu của vật )

      + Gốc thời gián (thường là lúc vật bắt đầu chuyển dộng)

      + Chiều dương (thường chọn là chiều chuyển động của vật được chọn làm gốc)

- Bước 2: Từ hệ quy chiếu vừa chọn, xác định các yếu tố sau cho mỗi vật:

Tọa độ đầu x₀ = ? vận tốc v = (bao gồm cả dấu theo chiều chuyển động của vật)? Thời điểm đầu t₀ = ? 

- Bước 3: Thiết lập phương trình của chuyển động cho vật từ các yếu tố đã xác định. Đối với chuyển động thẳng đều, ta có công thức: 

                   x = x₀ + s = x₀ + v(t−t₀)

Với những bài toán cho phương trình chuyển động của hai vật yêu cầu tìm thời gian khi hai vật bằng nhau thì cho x₁ = x₂ rồi tìm t

Ví dụ: Xe máy đi từ A đến B mất 8 giờ, xe thứ 2 đi từ B đến A mất 6 giờ. Nếu 2 xe khởi hành cùng một lúc từ A và B để đến gần nhau thì sau 3 giờ 2 xe cách nhau 30km. Hỏi quãng đường AB dài bao nhiêu.

Lời giải

Vận tốc xe A, B : 

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

Phương trình chuyển động có dạng:

x₂ = 6.v₂ – v₂.t 

Sau 3 giờ: x = trị tuyệt đối của (x₁ – x₂) = 30km ⇒ v₂ = 40 km/h 

⇒ s = 6.v₂ = 240 km

Dạng 3: Vẽ đồ thị của chuyển động thằng đều 

Bước 1: Chọn hệ quy chiếu, gốc thời gian và tỉ lệ xích thích hợp

Bước 2: Viết phương trình toạ độ của vật, từ đó vẽ đồ thị chuyển động

* Chú ý: 

    + Khi v > 0 ⇔ đồ thị hướng lên 

    + Khi v < 0 ⇔ đồ thị hướng xuống dưới 

    + Khi v = 0 ⇔ đồ thị nằm ngang

    + Khi v₁ = v₂ ⇔ hai đồ thị song song 

    + Hai đồ thị cắt nhau: Toạ độ giao điểm cho biết thời điểm và nơi gặp nhau của hai vật chuyển động.

VÍ DỤ: Đồ thị chuyển động của hai xe (I), (II) được biểu thị trên hình vẽ. Dựa vào đồ thị:

a. Xác định tính chất chuyển động và tính vận tốc của mỗi xe.

b. Lập phương trình toạ độ của mỗi xe

c. Xác định vị trí và thời điểm hai xe gặp nhau

Lời giải

a. Tính chất chuyển động và tính vận tốc của mỗi xe: 

Xe (I): chuyển động thẳng đều

Vận tốc: 

Xe (II): chuyển động thẳng đều

Vận tốc: 

b. Phương trình toạ độ của hai xe

Xe (I): x₁ = 20t 

Xe (II): x₂ = 20 + 5(t+2)= 30 + 5t

c. Thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau:

Từ đồ thị:

   + Hai xe gặp nhau cách gốc tọa độ 40 km

   + Thời điểm hai xe gặp nhau là lúc 2h

Một số bài tập vận dụng

Câu 1: Một máy bay cất cánh từ Hà Nội đi Bắc Kinh vào hồi 9 giờ 30 phút theo giờ Hà Nội và đến Bắc Kinh vào lúc 14 giờ 30 phút cùng ngày theo giờ địa phương. Biết rằng giờ Bắc Kinh nhanh hơn giờ Hà Nội 1 giờ. Biết tốc độ trung bình của máy bay là 1000 km/h. Coi máy bay bay theo đường thẳng. Khoảng cách từ Hà Nội đến Bắc Kinh là?

A. 4000 km.

B. 6000 km.

C. 3000 km.

D. 5000 km

Câu 2: Một người đi xe đạp từ nhà tới trường theo một đường thẳng, với tốc độ 15 km/h. Khoảng cách từ nhà đến trường là 5 km. Chọn hệ trục tọa độ Ox trùng với đường thẳng chuyển động, gốc O tại trường, chiều dương ngược với chiều chuyển động, gốc thời gian là lúc xuất phát. Phương trình chuyển động của người đó có dạng?

A. x = 5 + 15t (km).

B. x = 5 – 15t (km).

C. x = - 5 + 15t (km).

D. x = - 5 – 15t (km).

Dùng dữ liệu sau để trả lời các Câu 19, 20.

Ba xe chuyển động trên cùng một đường thẳng. Đường biểu diễn tọa độ theo thời gian của ba xe I, II, III cho trên hình 2.9.

Câu 3: Tìm câu sai.

A. Ba xe chạy thẳng đều và chạy nhanh như nhau.

B. Xe III chạy nhanh nhất, rồi đến xe II và xe I.

C. Xe III và xe II cùng khởi hành một lúc, còn xe I khởi hành sau một thời gian.

D. Xe III không xuất phát cùng một địa điểm với xe II và xe I.

Câu 4: Phương trình chuyển động của các xe là?

A. Xe I : x₁ = vt ; xe II : x₂ = vt ; xe III : x₃ = x_o + vt.

B. Xe I : x₁ = v(t + t_o) ; xe II : x₂ = vt ; xe III : x₃ = x_o + vt.

C. Xe I : x₁ = v(t – t_o) ; xe II : x₂ = vt ; xe III : x₃ = x_o + vt.

D. Xe I : x₁ = v(t – t_o) ; xe II : x₂ = vt – v_o ; xe III : x₃ = vt.

Câu 5: Đồ thị biểu diễn vận tốc theo thời gian trong chuyển động thẳng đều trong hệ tọa độ vuông góc Otv (trục Ot biểu diễn thời gian, trục Ov biểu diễn vận tốc của vật) có dạng như thế nào?

A. Hướng lên trên nếu v > 0.

B. Hướng xuống dưới nếu v < 0.

C. Song song với trục vận tốc Ov.

D. Song song với trục thời gian Ot.

Dùng dữ liệu sau để trả lời các Câu 22, 23.

Lúc 8 giờ 30 phút, một xe ô tô chuyển động từ A đến B cách nhau 150 km với vận tốc 80 km/h. Cùng lúc đó, một mô tô chuyển động từ B đến A với vận tốc 40 km/h. Chọn gốc là tọa độ là B, chiều dương từ B đến A, gốc thời gian lúc hai xe bắt đầu chuyển động. Coi đoạn đường AB là thẳng.

Câu 6: Phương trình chuyển động của hai xe có dạng:

A. x_A = 150 + 80t ; x_B = -40t.

B. x_A = 80t ;  = 150 + 40t.

C. x_A = 150 - 80t ; x_B = 40t.

D. x_A = -80t ; x_B = 40t.

ĐÁP ÁN:

Câu	1	2	3	4	5	6
Đáp án	A	B	B	C	D	C