Ví dụ về chất điểm

Đáp án chi tiết, giải thích dễ hiểu nhất cho câu hỏi: “Ví dụ về chất điểm” cùng với kiến thức tham khảo do Top lời giải biên soạn là tài liệu cực hay và bổ ích giúp các bạn học sinh ôn tập và tích luỹ thêm kiến thức bộ môn Vật lý 10.

Trả lời câu hỏi: Ví dụ về chất điểm

Ví dụ về chất điểm:

- Xe chạy từ Tp.HCM ra Hải Phòng: xe được coi là chất điểm.

- Hòn đá được ném theo một phương nào đó so với mặt đất – kích thước của nó là không đáng kể so với khoảng cách mà nó đạt được, cũng như so với sai số trong đo đạc.

- Con tàu trên biển – kích thước của nó là không đáng kể so với kích cỡ của biển.

- Trái Đất quay trên quỹ đạo quanh Mặt Trời – thì kích thước của nó (bán kính khoảng 6370 km) cũng không đáng kể so với bán kính của quỹ đạo (150 triệu km).

Kiến thức tham khảo về chất điểm 

1. Chất điểm là gì?

 - Chất điểm là những vật có kích thước rất nhỏ so với độ dài đường đi.

2. Chuyển động vật rắn

- Chuyển động tổng quát của vật rắn luôn là chồng chập của hai chuyển động:

+ Chuyển động tịnh tiến, tương đương với chuyển động của chất điểm có khối lượng bằng khối lượng của vật rắn, nằm tại tâm khối của vật rắn.

+ Chuyển động quay của vật rắn quay tâm khối.

- Việc coi một vật rắn như là một chất điểm nhằm mục đích đơn giản hóa các miêu tả trên lý thuyết về chuyển động của nó, chỉ xem xét tới chuyển động tịnh tiến của vật rắn mà bỏ qua chuyển động quay của vật rắn quanh khối tâm (hoặc coi chuyển động quay như là một tính chất, ví dụ spin, của chất điểm).

2. Quỹ đạo

- Quỹ đạo là tập hợp tất cả các vị trí của một chất điểm chuyển động tạo ra một đường nhất định. Đường đó gọi là quỹ đạo.

- Ví dụ:

+  Chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời: có quỹ đạo coi như tròn.

+ Giọt mưa rơi từ trên mái nhà xuống: có quỹ đạo thẳng.

+ Điểm trên đầu kim đồng hồ: có quỹ đạo tròn.

 - Quỹ đạo có tính tương đối.

- Ví dụ:  kim bồi trên vành xe đạp: so với trục thì kim bồi có quỹ đạo tròn, còn so với người quan sát  thì kim bồi có quỹ đạo hình xicloic.

- Một vật rơi trên xe đang chuyển động: có quỹ đạo thẳng so với người ngồi trên xe, có quỹ đạo cong so với người quan sát bên đường.

3. Cách xác định vị trí của vật trong không gian

- Vật làm mốc và thước đo

- Muốn xác định vị trí của vật ta cần: vật làm mốc, chiều dương, thước đo.

- Vật làm mốc: là vật mà ta chọn cho nó cố định để so với các vật khác.

- Nếu đã biết đường đi (quỹ đạo) của vật, ta chỉ cần chọn một vật làm mốc và một chiều dương trên đường đó là có thể xác định được chính xác vị trí của vật bằng cách dùng một cái thước đo chiều dài đoạn đường từ vật làm mốc đến vật.

- Hệ tọa độ

+  Xác định vị trí của vật trong mặt phẳng ta dùng hệ tọa độ Decac (Oxy).

4. Phương trình chuyển động của chất điểm

 - Để xác định chuyển động của một chất điểm chúng ta cần biết vị trí của chất    điểm tại những thời điểm khác nhau. Nói cách khác, chúng ta cần biết sự phụ thuộc  theo thời gian của bán kính vectơ r của chất điểm:

- Phương trình này biểu diễn vị trí của chất điểm theo thời gian và gọi là phương trình chuyển động của chất điểm.

- Trong hệ toạ độ Descartes, phương trình chuyển động của chất điểm là một hệ gồm 3 phương trình:

- Tương tự trong hệ toạ độ cầu, phương trình chuyển động của chất điểm là:

- Ví dụ: phương trình chuyển động của một chất điểm trong hệ toạ độ Descartes:

5. Phương trình quỹ đạo của chất điểm

- Khi chuyển động, các vị trí của chất điểm ở các thời điểm khác nhau. vạch ra  trong không gian một đường cong liên tục nào đó gọi là quỹ đạo của chuyển động. Vậy quỹ đạo của chất điểm chuyển động là đường tạo bởi tập hợp tất cả các vị trí của  nó trong không gian, trong suốt quá trình chuyển động. Phương trình mô tả đường cong quỹ đạo gọi là phương trình quỹ đạo.

- Trong đó f là một hàm nào đó của các toạ độ x, y, z và C là một hằng số.

- Về nguyên tắc, nếu biết phương trình chuyển động (1.1) thì bằng cách khử tham  số t ta có thể tìm được mối liên hệ giữa các toạ độ x, y, z tức là tìm phương trình quỹ đạo. Vì vậy, đôi khi người ta còn gọi phương trình chuyền động (1.1) là phương trình quỹ đạo cho ở dạng tham số.

- Ví dụ: chuyển động của một chất điểm cho bởi phương trình

- Ta khử tham số thời gian t bằng cách sau:

- Ta suy ra quỹ đạo của chất điểm là một đường tròn bán kính A và tâm nằm ở gốc toạ độ. Đường tròn này nằm trong mặt phẳng xOy.

6. Câu hỏi trắc nghiệm

Câu 1. Trong trường hợp nào dưới đây không thể coi vật chuyển động như một chất điểm?

A. Viên đạn đang chuyển động trong không khí.

B. Trái Đất trong chuyển động quay quanh Mặt Trời.

C. Viên bi trong sự rơi từ tầng thứ năm của một toà nhà xuống đất.

D. Trái Đất trong chuyển động tự quay quanh trục của nó.

Đáp án: D. Trái Đất trong chuyển động tự quay quanh trục của nó.

Câu 2. Từ thực tế, hãy xem trong trường hợp nào dưới đây, quỹ đạo chuyển động của vật là đường thẳng ?

A. Một hòn đá được ném theo phương ngang.

B. Một ô tô đang chạy trên quốc lộ 1 theo hướng Hà Nội - Thành phố Hồ Chí Minh.

C. Một viên bi rơi từ độ cao 2 m.

D. Một tờ giấy rơi từ độ cao 3 m.

Đáp án: C. Một viên bi rơi từ độ cao 2 m.

Câu 3. Người nào dưới đây có thể coi chiếc máy bay là một chất điểm ?

A. Một hành khách trong máy bay.

B. Người phi công đang lái máy bay đó.

D. Người lái ô tô dẫn đường máy bay vào chỗ đỗ.

Đáp án: B. Người phi công đang lái máy bay đó.

Câu 4. "Lúc 15 giờ 30 phút hôm qua, xe chúng tôi đang chạy trên quốc lộ 5, cách Hải Dương 10 km". Việc xác định vị trí của ô tô như trên còn thiếu yếu tố gì ?

A. Vật làm mốc.

B. Mốc thời gian.

C. Thước đo và đồng hồ.

D. Chiều dương trên đường đi.

Đáp án: D. Chiều dương trên đường đi.

Câu 5. Để xác định hành trình của một con tàu trên biển, người ta không dùng đến thông tin nào dưới đây?

A. Kinh độ của con tàu tại mỗi điểm.

B. Vĩ độ của con tàu tại mỗi điểm.

C. Ngày, giờ con tàu đến mỗi điểm.

D. Hướng đi của con tàu tại mỗi điểm.

Đáp án: D. Hướng đi của con tàu tại mỗi điểm.