Mở đầu trang 32 Vật lí 10: Bạn C đứng yên trên sân ga vẫy tay tiễn bạn A và bạn B trên tàu hỏa. Khi tàu chuyển động, bạn C thấy bạn B đang chuyển động ra xa trong khi bạn A lại thấy bạn B đứng yên trên tàu (Hình 5.1). Tại sao?

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế

Lời giải:

Bạn C thấy bạn B đang chuyển động trong khi đó bạn A lại thấy bạn B đứng yên, sở dĩ như vậy là do tính tương đối của chuyển động, tùy vào vật đượcc họn làm mốc.

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

Câu hỏi 1 trang 32 Vật lí 10: Quan sát Hình 5.2, mô tả chuyển động của:

a) Bé trai (hình 5.2a) đối với mẹ trên thang cuộn và đối với bố cùng em gái đứng yên trên mặt đất.

b) Thuyền giấy (hình 5.2b) đối với nước và đối với người quan sát đứng yên trên mặt đất.

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ

Lời giải:

a) Bé trai đứng yên so với mẹ và chuyển động xa dần so với bố cùng em gái.

b) Thuyền giấy đứng yên đối với nước và chuyển động xa dần đối với người quan sát.

Giải vật lí 10 trang 33 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 2 trang 33 Vật lí 10: Em hãy đưa ra dự đoán để so sánh thời gian chuyển động của thuyền khi chạy xuôi dòng và khi chạy ngược dòng giữa hai vị trí cố định trên bờ sông (Hình 5.4)

Phương pháp giải:

Dự đoán

Lời giải:

Từ hình vẽ, ta thấy thời gian chuyển động của hình a khi chuyển động xuôi dòng nhanh hơn thời gian chuyển động của hình b khi chuyển động ngược dòng.

Giải vật lí 10 trang 34 Chân trời sáng tạo

Luyện tập trang 34 Vật lí 10: Trên đường đi học, một bạn phát hiện để quên tài liệu học tập ở nhà. Vì vậy, bạn đó đã gọi điện thoại nhờ anh trai của mình đem đến giúp. Giả sử hai xe cùng chuyển động thẳng đều. Áp dụng công thức vận tốc tổng hợp, hãy giải thích trong trường hợp nào dưới đây bạn đó sẽ nhận được tài liệu nhanh hơn.

a) Anh trai chạy đuổi theo bạn đó với vận tốc $\overrightarrow{v_{13}}$ trong khi bạn đó tiếp tục chạy cùng chiều với vận tốc $\overrightarrow{v_{23}}$ (v13 > v23 ).

b) Anh trai chạy đến chỗ bạn đó với vận tốc $\overrightarrow{v_{13}}$ trong khi bạn đó chạy ngược lại với vận tốc $\overrightarrow{v_{23}}$

Phương pháp giải:

Biểu thức vận tốc tổng hợp: $\overrightarrow{v_{13}}=\overrightarrow{v_{12}}+\overrightarrow{v_{23}}$

Lời giải:

Chọn chiều dương là chiều anh trai chạy đuổi theo.

Trong trường hợp a, ta có v13 > 0; v23 > 0

=> $v_{12}=v_{13}-v_{23}$

Trong trường hợp b, ta có v13 > 0; v23 < 0

=> $v_{12}=v_{13}+v_{23}$

=> Trong trường hợp b thì bạn đó sẽ nhận được tài liệu nhanh hơn.

Giải vật lí 10 trang 35 Chân trời sáng tạo

II. Vận dụng công thức tính tốc độ, vận tốc

Luyện tập trang 35 Vật lí 10: Một đoàn tàu đang chuyển động đều với tốc độ 8 m/s và có một người soát vé đang ổn định khách trong toa tàu. Một học sinh đứng bên đường thấy người soát vé đi với vận tốc bằng bao nhiêu trong các trường hợp sau:

a) Người soát vé đi với tốc độ 1,5 m/s về phía đuôi tàu.

b) Người soát vé đi với tốc độ 1,5 m/s về phía đầu tàu.

c) Người soát vé đứng yên trên tàu.

Phương pháp giải:

(1) là vật chuyển động đang xét.

(2) là vật chuyển động được chọn gốc của hệ quy chiếu chuyển động.

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

Biểu thức vận tốc tổng hợp là: $\overrightarrow{v_{13}}=\overrightarrow{v_{12}}+\overrightarrow{v_{23}}$

Lời giải:

(1): người soát vé

(2): đoàn tàu

(3): học sinh.

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của đoàn tàu. Ta có: $\overrightarrow{v_{13}}=\overrightarrow{v_{12}}+\overrightarrow{v_{23}}$

a) Ta có v12 = 1,5 m/s; v23 = 8 m/s

Người soát vé đi về phía đuôi tàu, người soát vé chuyển động ngược chiều với chiều chuyển động của đoàn tàu nên ta có: $v_{13}=-v_{12}+v_{23}=-1,5+8=6,5(m/s)$

b) Ta có: v12 = 1,5 m/s; v23 = 8 m/s

Người soát vé đi về phía đầu tàu, người soát vé chuyển động cùng chiều với chiều chuyển động của đoàn tàu nên ta có: $v_{13}=v_{12}+v_{23}=1,5+8=9,5(m/s)$

c) Ta có: v12 = 0 m/s; v23 = 8 m/s

=> Vận tốc của người soát vé đối với học sinh là 8 m/s.

Vận dụng trang 35 Vật lí 10: Nêu một số tình huống thực tế thể hiện ứng dụng tính chất tương đối của chuyển động.

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế

Lời giải:

Dòng nước đang chảy xuôi theo hướng từ Tây sang Đông, chiếc thuyền nếu đi theo hướng Tây sang Đông sẽ nhanh hơn chiếc thuyền đi ngược lại từ Đông sang Tây.

Bài tập (trang 35)

Bài 1 trang 35 Vật lí 10: Một chiếc máy bay đang bay từ Thành phố Hồ Chí Minh đến Thủ đô Hà Nội với tốc độ 525 km/h. Trong hôm đó, gió thổi về hướng Nam với tốc độ 36 km/h. Xem như máy bay chuyển động thẳng đều theo hướng Bắc và quãng đường bay từ Thành phố Hồ Chí Minh đến Thủ đô Hà Nội là 1160 km. Hãy xác định thời gian bay của máy bay trên quãng đường đó.

Phương pháp giải:

(1) là vật chuyển động đang xét.

(2) là vật chuyển động được chọn gốc của hệ quy chiếu chuyển động.

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

Biểu thức vận tốc tổng hợp là: $\overrightarrow{v_{13}}=\overrightarrow{v_{12}}+\overrightarrow{v_{23}}$

Biểu thức tính thời gian của chuyển động thẳng đều: $t=\frac{S}{v}$

Lời giải:

(1) máy bay

(2) gió

(3) mặt đất

Ta có vận tốc của máy bay so với gió là v12 = 525 km/h; vận tốc của gió so với mặt đất là v23 = 36 km/h

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của máy bay (hướng bắc)

Do gió chuyển động theo hướng nam nên: $\overrightarrow{v_{23}}<0$

Vận tốc của máy bay là:

$\begin{array}{l}\overrightarrow{v_{13}}=\overrightarrow{v_{12}}+\overrightarrow{v_{23}}\\ \Rightarrow v_{13}=v_{12}-v_{23}=525-36=489(km/h)\end{array}$

=> Thời gian bay của máy bay trên quãng đường 1160 km là:

$t=\frac{S}{v}=\frac{1160}{489}\approx 2,37(h)$

Bài 2 trang 35 Vật lí 10: Trong trận lũ lụt tại miền Trung vào tháng 10/2020, dòng lũ có tốc độ lên đến khoảng 4 m/s. Bộ Quốc phòng đã trang bị ca nô công suất lớn trong công tác cứu hộ. Trong một lần cứu hộ, đội cứu hộ đã sử dụng ca nô chạy với tốc độ 8 m/s so với dòng nước để cứu những người gặp nạn đang mắc kẹt trên một mái nhà cách trạm cứu hộ khoảng 2 km.

a) Sau bao lâu đội cứu hộ đến được chỗ người bị nạn? Biết đội cứu hộ phải đi xuôi dòng lũ.

b) Sau khi cứu người, đội cứu hộ phải mất bao lâu để quay lại trạm ban đầu?

Phương pháp giải:

(1) là vật chuyển động đang xét.

(2) là vật chuyển động được chọn gốc của hệ quy chiếu chuyển động.

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

Biểu thức vận tốc tổng hợp là: $\overrightarrow{v_{13}}=\overrightarrow{v_{12}}+\overrightarrow{v_{23}}$

Biểu thức tính thời gian của chuyển động thẳng đều: $t=\frac{S}{v}$

Lời giải:

a)

(1) ca nô

(2) dòng nước

(3) bờ

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của ca nô

Ta có v12 = 8 m/s; v23 = 4 m/s

Vận tốc của ca nô so với bờ là: v13 = v12 + v23 = 8 + 4 = 12 (m/s)

Đổi 2 km = 2000 m

Thời gian đội cứu hộ đến được chỗ người bị nạn là:

$t=\frac{S}{v}=\frac{2000}{12}\approx 167(s)$

b) Chọn chiều dương là chiều chuyển động của ca nô

=> Ca nô chuyển động ngược chiều dòng nước

=> v13 = v12 - v23 = 8 - 4 = 4 (m/s)

=> Thời gian đội cứu hộ quay về trạm ban đầu là:

$t=\frac{S}{v}=\frac{2000}{4}=500(s)$

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 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 đều

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

Bài 8: Thực hành đo gia tốc rơi tự do

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)

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