Trả lời nhanh
Thiết bị bắn tốc độ thường được dùng để xác định tốc độ tức thời của xe (độ lớn vận tốc tại đúng thời điểm đo) để kiểm tra xe có vượt giới hạn cho phép hay không. Thiết bị đo trong khoảng thời gian rất ngắn nên kết quả gần bằng tốc độ tại thời điểm đó, không phải tốc độ trung bình cả quãng đường.
Câu hỏi này không có phương án gốc rõ ràng trong dữ liệu nên bài viết trình bày dạng giải thích. Nếu đề của em có các lựa chọn, hãy chọn phương án nói về “tốc độ tức thời của phương tiện giao thông”.
Vì sao là tốc độ tức thời?
Tốc độ tức thời là tốc độ của vật tại một thời điểm xác định, tính bằng thương số độ dịch chuyển (quãng đường) rất nhỏ chia cho khoảng thời gian rất ngắn: v = Δd/Δt khi Δt rất nhỏ. Tốc độ trung bình thì cần cả quãng đường dài và thời gian đi hết quãng đó.
Cảnh sát giao thông chỉ “chĩa súng” vào xe trong chưa đến một giây, chưa thể biết xe đã đi bao xa trước đó. Vì vậy thứ máy đo được chắc chắn là tốc độ ngay lúc xe đi qua, tức tốc độ tức thời.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị bắn tốc độ
1. Loại dùng sóng radar (hiệu ứng Doppler)
Máy phát sóng vô tuyến về phía xe. Sóng phản xạ từ xe đang chuyển động có tần số lệch so với sóng phát; độ lệch càng lớn thì xe càng nhanh. Với xe chạy thẳng về phía máy, độ lệch tần xấp xỉ Δf = 2vf/c, trong đó f là tần số phát, c ≈ 3·108 m/s.
Ví dụ tự đặt: máy phát sóng f = 24 GHz, xe chạy v = 20 m/s (72 km/h). Δf = 2·20·24·109 / (3·108) = 3200 Hz. Máy đo Δf rồi suy ngược ra v.
2. Loại dùng laser (đo khoảng cách hai lần)
Máy bắn xung laser, đo thời gian xung đi – về để tính khoảng cách d = c·t/2. Đo hai lần cách nhau một khoảng Δt rất ngắn, ta có v = (d1 − d2)/Δt.
Ví dụ tự đặt: lần 1 xe cách máy 120,0 m, sau Δt = 0,2 s xe cách 117,0 m. Độ dịch chuyển 3,0 m nên v = 3,0/0,2 = 15 m/s = 54 km/h (15·3,6 = 54).
Phân biệt tốc độ tức thời và tốc độ trung bình
| Tiêu chí | Tốc độ tức thời | Tốc độ trung bình |
|---|---|---|
| Ý nghĩa | Nhanh chậm tại một thời điểm | Nhanh chậm “tính chung” cả quá trình |
| Công thức | v = Δd/Δt với Δt rất nhỏ | vtb = s/t |
| Dụng cụ | Súng bắn tốc độ, đồng hồ tốc độ xe | Camera đo giữa hai điểm, hoặc tính từ quãng đường và thời gian |
| Dùng để | Phạt vượt tốc độ tại vị trí đo | Kiểm tra tốc độ trung bình trên đoạn đường dài |
Mẹo nhớ: “Bắn” là một khoảnh khắc nên là tức thời; “trung bình” luôn cần một quãng dài và một khoảng thời gian dài.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm súng bắn tốc độ đo tốc độ trung bình. Máy chỉ đo khoảnh khắc ngắn, nên không thể là trung bình cả hành trình.
- Nhầm tốc độ với vận tốc: máy báo độ lớn (km/h), không cho biết hướng.
- Quên đổi đơn vị: 1 m/s = 3,6 km/h.
- Cho rằng đồng hồ trên xe (công tơ mét) đo tốc độ trung bình; thực ra nó hiển thị tốc độ tức thời.
Bài luyện tập
- Súng laser đo hai lần cách nhau 0,1 s, khoảng cách giảm 2,5 m. Tính tốc độ xe ra m/s và km/h.
Đáp án: v = 2,5/0,1 = 25 m/s = 90 km/h. - Một xe đi hết đoạn đường 10 km trong 12 phút. Tốc độ trung bình là bao nhiêu? Có chắc xe không bao giờ vượt 60 km/h không?
Đáp án: 12 phút = 0,2 h nên vtb = 10/0,2 = 50 km/h. Không chắc: tốc độ tức thời có thể vượt 60 km/h ở một số đoạn dù trung bình là 50 km/h. - Đổi 72 km/h sang m/s.
Đáp án: 72/3,6 = 20 m/s.
Câu hỏi thường gặp
Thiết bị bắn tốc độ đo tốc độ trung bình hay tốc độ tức thời?
Đo tốc độ tức thời, vì máy chỉ cần một khoảng thời gian rất ngắn để xác định tốc độ của xe tại lúc đó.
Súng bắn tốc độ hoạt động dựa trên nguyên lý nào?
Loại radar dựa trên hiệu ứng Doppler (độ lệch tần số sóng phản xạ); loại laser đo khoảng cách hai lần liên tiếp rồi chia cho khoảng thời gian giữa hai lần đo.
Đổi tốc độ từ km/h sang m/s như thế nào?
Chia cho 3,6. Ví dụ 54 km/h = 15 m/s; ngược lại, nhân 3,6 để đổi từ m/s sang km/h.
Camera đo tốc độ trung bình trên đoạn đường hoạt động ra sao?
Hệ thống ghi thời điểm xe qua hai vị trí cách nhau một quãng đường biết trước, rồi lấy quãng đường chia cho thời gian để ra tốc độ trung bình.