Một ô tô đang chạy với vận tốc v theo phương nằm ngang thì người ngồi trong xe trông thấy giọt mưa rơi tạo thành những vạch làm với phương thẳng đứng một góc 45°. Biết vận tốc rơi của các giọt nước mưa so với mặt đất là 5 m/s. Tính vận tốc của ô tô.

* Hướng dẫn giải

Người ngồi trên ô tô thấy mặt đường chuyển động ngược chiều với mình, với vận tốc có độ lớn bằng vận tốc của ô tô và chiều ngược lại.

Nếu gọi (1) là giọt nước mưa, (2) là mặt đường, (3) là người ngồi trên ô tô.

Đối với người ngồi trên ô tô thì giọt nước mưa tham gia 2 chuyển động: chuyển động rơi thẳng đứng so với mặt đường và chuyển động kéo theo của mặt đường:

Cộng vận tốc: ${\overrightarrow{v}}_{\mathrm{1,3}}={\overrightarrow{v}}_{\mathrm{1,2}}+{\overrightarrow{v}}_{\mathrm{2,3}}$

Vì vận tốc chuyển động của ô tô có độ lớn bằng chuyển động của mặt đường và vì $\alpha ={45}^o$nên v_{­ô tô} = v_2,3 = v_1,3 = 5m/s

Vận tốc ô tô có độ lớn là 5 m/s và có phương làm với phương chuyển động của giọt nước mưa để lại trên mặt kính một góc 90° + 45° = 135°.

Phương pháp giải bài tập liên quan tổng hợp vận tốc

- Nếu một vật tham gia đồng thời hai chuyển động theo hai phương và mỗi phương có một vận tốc thì vận tốc tổng hợp bằng tổng các vận tốc này.

Công thức cộng vận tốc: ${\overrightarrow{v}}_{1,3}={\overrightarrow{v}}_{1,2}+{\overrightarrow{v}}_{2,3}$

Với vật số 1 là vật chuyển động đang xét, vật số 2 là vật chuyển động được chọn làm gốc của hệ quy chiếu đứng yên, vật số 3 là vật đứng yên được chọn làm gốc của hệ quy chiếu đứng yên.

 

+ ${\overrightarrow{v}}_{1,2}$ là vận tốc của vật (1) đối với vật (2), được gọi là vận tốc tương đối.

+ ${\overrightarrow{v}}_{2,3}$ là vận tốc của vật (2) đối với vật (3), được gọi là vận tốc kéo theo.

+ ${\overrightarrow{v}}_{1,3}$ là vận tốc của vật (1) đối với vật (3), được gọi là vận tốc tuyệt đối.

Các trường hợp đặc biệt:

+ ${\overrightarrow{v}}_{1,2}\uparrow \uparrow {\overrightarrow{v}}_{2,3}\Rightarrow v_{1,3}=v_{1,2}+v_{2,3}$

+ ${\overrightarrow{v}}_{1,2}\uparrow \downarrow {\overrightarrow{v}}_{2,3}\Rightarrow v_{1,3}=\left(v_{1,2}-v_{2,3}\right)$

+ ${\overrightarrow{v}}_{1,2}\perp {\overrightarrow{v}}_{2,3}\Rightarrow v_{1,3}=\sqrt{v_{1,2}^2+v_{2,3}^2}$

- Áp dụng phép cộng vectơ hoặc quy tắc hình bình hành để tổng hợp các độ dịch chuyển, các vectơ vận tốc.

+ Phép cộng vectơ: Cho hai vectơ $\overrightarrow{u}$ và $\overrightarrow{v}$. Gọi $\overrightarrow{\mathrm{AB}}=\overrightarrow{u}$, $\overrightarrow{\mathrm{BC}}=\overrightarrow{v}$, khi đó vectơ $\overrightarrow{\mathrm{AC}}$ gọi là vectơ tổng của hai vectơ $\overrightarrow{u}$ và $\overrightarrow{v}$.

+ Quy tắc hình bình hành: Nếu hai lực đồng quy làm thành hai cạnh của một hình bình hành, thì đường chéo kẻ từ điểm đồng quy biểu diễn hợp lực của chúng.

Nếu ABCD là hình bình hành thì $\overrightarrow{\mathrm{AB}}+\overrightarrow{\mathrm{AD}}=\overrightarrow{\mathrm{AC}}$

Xem thêm tài liệu liên quan:

Lý thuyết Tốc độ và vận tốc (Kết nối tri thức) hay, chi tiết | Vật Lí 10

20 câu Trắc nghiệm Tốc độ và vận tốc (Kết nối tri thức) có đáp án – Vật lí lớp 10