Lí thuyết Bài 4 Chuyển động biến đổi - Vật lí 10

BÀI 4. CHUYỂN ĐỘNG BIẾN ĐỔI

I. Công thức của chuyển động biến đổi đều

Chuyển động thẳng với gia tốc không đổi được gọi là chuyển động thẳng biến đổi đều

1. Công thức tính vận tốc

Đồ thị vận tốc – thời gian biểu diễn chuyển động của một vật với vận tốc tăng dần đều từ v0 đến v trong thời gian t

Độ dốc của đường thẳng có giá trị bằng gia tốc

\(a = \frac{{v - {v_0}}}{t} \Rightarrow v = {v_0} + a.t\)                  (1)

2. Công thức tính độ dịch chuyển

Vận tốc trung bình \( = \frac{{{v_0} + v}}{2}\)

Độ dịch chuyển = vận tốc trung bình x thời gian

=> Độ dịch chuyển: \(d = \frac{{{v_0} + v}}{2}.t\)                         (2)

3. Công thức tính quãng đường

Trong chuyển động theo một chiều xác định, độ dịch chuyển chính là quãng đường

Thay (1) và (2), ta có:

\(s = \frac{{{v_0} + {v_0} + at}}{2}.t \Rightarrow s = {v_0}.t + \frac{1}{2}.a.{t^2}\)

4. Công thức liên hệ quãng đường, vận tốc và gia tốc

Từ (1) và (2), ta có:

\(s = \frac{{{v_0} + v}}{2}.\frac{{v - {v_0}}}{a}\) hay \(s = \frac{{{v^2} - v_0^2}}{{2a}}\)

\( \Rightarrow {v^2} - v_0^2 = 2as\)

II. Đo gia tốc rơi tự do

1. Gia tốc rơi tự do

- Sự rơi của các vật khi chỉ chịu tác dụng của trọng lực được gọi là sự rơi tự do

- Kí hiệu: g

- Giá trị thường lấy là g = 9,81 m/s2 

- Gia tốc rơi tự do có chiều hướng thẳng đứng xuống dưới

2. Đo gia tốc rơi tự do

* Dụng cụ: Bộ dụng cụ đo gia tốc rơi tự do gồm:

(1) Nam châm điện

(2) Viên bị thép

(3) Cổng quang điện

(4) Công tắc điều khiển

(5) Đồng hồ đo thời gian

(6) Giá

* Tiến hành thí nghiệm

- Bước 1: Lắp các dụng cụ thành bộ như hình 4.7

+ Đặt viên bi thép dính vào phía dưới nam châm

+ Nhấn công tắc cho bi thép rơi

+ Đọc số chỉ thời gian bi thép rơi trên đồng hồ

+ Lặp lại thao tác với các khoảng cách từ vị trí vật bắt đầu rơi đến cổng quang điện khác nhau

- Bước 2: So sánh kết quả tính bằng số liệu đo được trong thí nghiệm

- Bước 3: Tính gia tốc trung bình của vật rơi tự do và sai số cực đại trung bình của phép đo

Áp dụng phương trình:

\(s = {v_0}t + \frac{1}{2}a{t^2}\) cho một vật có vận tốc ban đầu bằng 0, rơi tự do với gia tốc g, ta được biểu thức:  \(g = \frac{{2s}}{{{t^2}}}\)

Trong đó, t là trung bình cộng của ba thời gian rơi cho mỗi khoảng cách s

Viết kết quả: \(g = \overline g  \pm \Delta g\)

Mở rộng: Ngoài ra, có thể đo gia tốc rơi tự do bằng điện thoại thông minh

Sử dụng ứng dụng “Phyphox” 

Video hướng dẫn đo gia tốc rơi tự do bằng điện thoại thông minh

Link youtube:https://www.youtube.com/watch?v=A3uMxNu0VcU&ab_channel=KeyL%C3%BD

III. Chuyển động của vật bị ném

Xét một viên đạn được bắn theo phương ngang với vận tốc ban đầu nào đó

1. Vận tốc ban đầu theo phương ngang

Mô tả chuyển động

- Hai quả bóng được thả cùng một lúc, từ trạng thái đứng yên. Quả bóng thứ nhất được thả rơi theo phương thẳng đứng, quả bóng thứ hai được đẩy sang bên theo phương ngang

=> Kết quả: Cả hai quả bóng chạm đất đồng thời

=> Vận tốc theo phương ngang của quả bóng thứ hai không ảnh hưởng đến chuyển động thẳng đứng của nó. Thời gian rơi chạm đất cũng bằng thời gian chuyển động theo phương ngang

Giải thích chuyển động

Lực tác dụng vào một vật có thể làm thay đổi cả tốc độ và hướng chuyển động của vật, tức là làm thay đổi vận tốc của vật. Nếu bỏ qua lực cản của không khí thì theo phương ngang không có lực nào tác dụng lên các quả bóng => Vận tốc theo phương này được giữ nguyên giá trị ban đầu của nó 

2. Vận tốc ban đầu tạo góc xác định với phương ngang

Mô tả chuyển động

Một quả bóng được ném xuống sàn và nảy lên xiên góc với phương ngang. Theo phương thẳng đứng, hình ảnh của quả bóng ngày càng gần nhau, sau đó càng xa nhau

=> Khi đi lên, nó giảm tốc; khi rơi xuống nó tăng tốc. Đồng thời với quá trình đi lên và rơi xuống, quả bóng chuyển động đều sang phải

Giải thích chuyển động

Sau khi nảy lên, nếu bỏ qua lực cản của không khí, quả bóng chịu tác dụng của lực hấp dẫn , tức là trọng lực hướng thẳng đứng xuống dưới. Vì vậy, quả bóng đi lên chậm dần, đi xuống nhanh dần. Chuyển động ngang của quả bóng không bị ảnh hưởng bởi trọng lực. Trong điều kiện không có lực cản của không khí, quả bóng có vận tốc không đổi theo phương ngang nên nó chuyển động đều sang phải