Ví sao nói quỹ đạo có tính tương đối cho ví dụ

TÍNH TƯƠNG ĐỐI CỦA CHUYỂN ĐỘNG

CÔNG THỨC CỘNG VẬN TỐC

I.  Tính tương đối của chuyển động

- Hình dạng quỹ đạo của chuyển động trong các hệ quy chiếu khác nhau thì khác nhau. Quỹ đạo có tính tương đối.

- Vận tốc của chuyển động đối với các hệ quy chiếu khác nhau thì khác nhau. Vận tốc có tính tương đối.

II.  Công thức cộng vận tốc

a) Hệ quy chiếu đứng yên và hệ quy chiếu chuyển động

- Hệ quy chiếu gắn với vật đứng yên gọi là hệ quy chiếu đứng yên.

- Hệ quy chiếu gắn với vật chuyển động gọi là hệ quy chiếu chuyển động.

b) Công thức cộng vận tốc

Véc tơ vận tốc tuyệt đối \((\overrightarrow {{v_{1,3}}})\) bằng tổng véc tơ vận tốc  tương đối \((\overrightarrow {{v_{1,2}}})\) và vận tốc kéo theo \((\overrightarrow {{v_{2,3}}})\).

\(\overrightarrow {{v_{1,3}}}  = \overrightarrow {{v_{1,2}}}  + \overrightarrow {{v_{2,3}}} \)

Trong đó số 1 ứng với vật chuyển động, số 2 ứng với hệ quy chiếu chuyển động, số 3 ứng với hệ quy chiếu đứng yên.

+ Vận tốc tuyệt đối là vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu đứng yên

+ Vận tốc tương đối là vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu chuyển động

+ Vận tốc kéo theo là vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động đối với hệ quy chiếu đứng yên.

- Trường hợp \(\overrightarrow {{v_{12}}} \) cùng phương, cùng chiều \(\overrightarrow {{v_{23}}} \):

+ Về độ lớn: \({v_{13}} = {v_{12}} + {v_{23}}\)

+ Về hướng: \(\overrightarrow {{v_{13}}} \) cùng hướng với \(\overrightarrow {{v_{12}}} \) và \(\overrightarrow {{v_{23}}} \)

- Trường hợp \(\overrightarrow {{v_{12}}} \) cùng phương, ngược chiều \(\overrightarrow {{v_{23}}} \)

+ Về độ lớn: \({v_{13}} = \left| {{v_{12}} - {v_{23}}} \right|\)

+ Về hướng:

\(\overrightarrow {{v_{13}}} \) cùng hướng với \(\overrightarrow {{v_{12}}} \) khi \({v_{12}} > {v_{23}}\)

\(\overrightarrow {{v_{13}}} \) cùng hướng với \(\overrightarrow {{v_{23}}} \) khi \({v_{23}} > {v_{12}}\)

Sơ đồ tư duy về tính tương đối của chuyển động - Công thức cộng vận tốc

Câu hỏi:Ví dụ về tính tương đối của quỹ đạo

Lời giải:

Ví dụ: Trong chuyển động của cái van xe đạp

Đối với người bên đường: van xe đạp chuyển động theo quỹ đạo cong.

Đối với người đi xe sẽ thấy van xe chuyển động theo quỹ đạo tròn.

Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về chuyển động nhé!

I. Tính tương đôi của chuyển động

1. Tính tương đối của quỹ đạo

Hình dạng quỹ đạo của chuyển động trong các hệ quy chiếu khác nhau thì khác nhau – quỹ đạo có tính tương đối.

2. Tính tương đối của vận tốc

Vận tốc của vật chuyển động đối với các hệ quy chiếu khác nhau thì khác nhau. Vận tốc có tính tương đối.

II. Công thức tính vận tốc

1. Hệ quy chiếu đứng yên và hệ quy chiếu chuyển động

Hệ quy chiếu(xOy) gắn với bờ coi như hệ quy chiếu đứng yên.

Hệ quy chiếu(x′Oy′) gắn với vật trôi theo dòng nước là hệ quy chiếu chuyển động.

2. Công thức cộng vận tốc

a) Trường hợp các vận tốc cùng phương cùng chiều

Trong đó: số 1 ứng với vật chuyển động; số 2 ứng với hệ quy chiếu chuyển động; số 3 ứng với hệ quy chiếu đứng yên.

b) Trường hợp vận tốc tương đối cùng phương, ngược chiều với vận tốc kéo theo

Công thức cộng vận tốc:

III. Bài tập

Câu 1: Chuyển động nào dưới đây là chuyển động tròn đều?

A. chuyển động của một con lắc đồng hồ.

B. chuyển động của một mắt xích xe đạp.

C. chuyển động của cái đầu van xe đạp đối với người ngồi trên xe, xe chạy đều.

D. chuyển động của cái đầu van xe đạp đối với mặt đường, xe chạy đều.

Bài giải:

Chọn đáp án C.

Câu 2 :Câu nào đúng?

A. Tốc độ chuyển động tròn đều phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

B. Tốc độ của chuyển động tròn đều phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

C. Với v và w cho trước, gia tốc hướng tâm phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

D. Cả ba đại lượng trên không phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo.

Bài giải:

Chọn đáp án C.

Chỉ ra câu sai.

Câu 3 : Chuyển động tròn đều có những đặc điểm sau:

A. Quỹ đạo là đường tròn;

B. Vecto vận tốc không đổi;

C. Tốc độ góc không đổi;

D. vecto gia tốc luôn hướng vào tâm.

Bài giải:

Chọn đáp án B.

Giải thích: Trong chuyển động tròn đều, vecto vận tốc có độ lớn không đổi nhưng luôn thay đổi về phương và chiều.

Câu 4 : Một cánh quạt quay với tần số 400 vòng/phút. Cánh quạt dài 0,8 m. Tính tốc độ dài và tốc độ góc của một điểm ở đầu cánh quạt.

Bài giải:

Đổi:𝜔= 400 vòng/ phút =400.2𝜋/60=40𝜋/3(rad/s).

Tốc độ dài của điểm ở đầu cánh quạt là: v = r.𝜔= 0,8.40𝜋/3=32𝜋/3(m/s).

Tốc độ góc của điểm ở đầu cánh quạt là:𝜔=40𝜋/3(rad/s) (do mọi điểm trong chuyển động tròn có cùng tốc độ góc).

Câu 5 : Bánh xe đạp có đường kính 0,66 m . Xe đạp chuyển động thẳng đều với vận tốc 12 km/h. Tính tốc độ dài và tốc độ góc của một điểm trên vành bánh đối với người ngồi trên xe.

Bài giải:

Tốc độ dài của một điểm trên vành bánh xe đối với người ngồi trên xe là:

v = 12 km/h =103(m/s).

Tốc độ góc của điểm đó là: v = r.𝜔⇒𝜔=𝑣/𝑟=≈5(rad/s).

Câu 6 : Một đồng hồ treo tường có kim phút dài 10 cm và kim giờ dài 8cm. Cho rằng các kim quay đều. Tính tốc độ dài và tốc độ góc của điểm đầu hai kim.

Bài giải:

Đối với kim phút:

Chu kì quay của kim phút là: T1= 60 phút = 3600 (s).

Tốc độ góc của kim phút là:𝜔1=2𝜋/𝑇1=2𝜋/3600=𝜋/1800(rad/s).

Tốc độ dài của kim phút là: v1= r1.𝜔1= 10.10-2.𝜋/1800=𝜋/18000(m/s).

Tương tự đối với kim giờ:

Chu kì của kim giờ là: T2= 12 h = 43 200 (s).

Tốc độ góc của kim giờ là:𝜔2=2𝜋/𝑇12=2𝜋/43200=𝜋/21600(rad/s).

Tốc độ dài của kim giờ là: v2= r2.𝜔2=8.10-2.𝜋/21600=𝜋/27000(m/s).

Câu 7 : Một điểm nằm trên vành ngoài của một lốp xe máy cách trục bánh xe 30 cm. Xe chuyển động thẳng đều. Hỏi bánh xe quay bao nhiêu vòng thì số chỉ trên đồng hồ tốc độ ứng với 1 km.

Bài giải:

Chu vi bánh xe là:𝐶=2𝜋.𝑟=2𝜋30.10−2=0,6𝜋≈1,885(m)

Số vòng cần quay của bánh xe để đồng hồ tốc độ chỉ 1 km là:

𝑛=𝑆/𝐶=1000/1,885=531(vòng).

Câu hỏi:Tại sao nói chuyển động có tính tương đối?

Lời giải:

Vì một vật có thể đứng với vật mốc này nhưng lại chuyển động với vật mốc khác nên một vật chuyển động có tính tương đối.

Ví dụ:

Người lái xe ngồi trên ô tô là đứng yên so với ô tô (so với ghế trên xe ô tô hoặc so với người ngồi cùng xe) vì vị trí của họ không thay đổi theo thời gian so với xe tô tô.

Nhưng người lái xe lại là chuyển động so với cây cối bên đường vì vị trí của họ thay đổi so với cây cối bên đường theo thời gian.

Cùng Top lời giải ôn tập về chuyển động cơ học và làm bài tập trắc nghiệm nhé!

1. Làm thế nào để nhận biết một vật chuyển động hay đứng yên?

Sự thay đổi vị trí của vật theo thời gian so với vật khác được chọn làm mốc gọi là chuyển động cơ học.

Lưu ý:Người ta thường chọn Trái Đất hoặc vật gắn với Trái Đất như nhà cửa, hai cây bên đường, cột cây số… làm vật mốc.

2. Tính tương đối của chuyển động và đứng yên

Chuyển động và đứng yên có tính tương đối, phụ thuộc vật được chọn làm mốc.

Lưu ý:

- Một vật được coi là đứng yên khi vị trí của vật đó so với vật làm mốc không thay đổi theo thời gian.

Ví dụ: Cột cờ trong sân trường đứng yên vì nó không thay đổi vị trí so với cổng trường hoặc một phòng học nào đó.

- Tùy theo vật chọn làm mốc mà một vật có thể chuyển động hoặc đứng yên so với vật khác.

Ví dụ: Một hành khách ngồi yên trên ô tô đang chuyển động thì so với sàn xe thì hành khách này đứng yên, còn so với cây cối hai bên đường, thì hành khách này chuyển động.

3. Một số dạng chuyển động thường gặp

- Đường mà vật chuyển động vạch ra gọi là quỹ đạo của chuyển động.

- Tuỳ thuộc vào hình dạng của quỹ đạo mà ta chia ra các dạng chuyển động:

+ Chuyển động thẳng.

- Chuyển động thẳng của tàu vũ trụ

+ Chuyển động cong.

- Chuyển động cong của con lắc

+ Chuyển động tròn.

4. Phương pháp giải bài toán chuyển động.

Bài toán1. Cách nhận biết một vật đang chuyển động hay đứng yên

Khi nói một vật chuyển động hay đứng yên thì phải nói so với vật làm mốc nào? Muốn biết vật A chuyển động hay đứng yên so với vật B thì ta phải xam xét vị trí của vật A so với vật B.

+ Nếu vị trí của vật A so với vật B có thay đổi theo thời gian thì ta nói vật A chuyển động so với vật B.

+ Nếu vị trí của vật A so với vật B không thay đổi theo thời gian thì ta nói vật A đứng yên so với vật B.

Bài toán2. Tính tương đối của chuyển động

Để chứng minh chuyển động hay đứng yên mang tính tương đối thì ta phải chọn ra ít nhất ba vật: Vật 1, vật 2, vật 3 sao cho vật 1 chuyển động so với vật 2 nhưng lại đứng yên so với vật 3.

5. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1:Hành khách trên tàu A thấy tàu B đang chuyển động về phía trước. Còn hành khách trên tàu B lại thấy tàu C cũng đang chuyển động về phía trước. Vậy hành khách trên tàu A sẽ thấy tàu C

A. đứng yên.

B. chạy lùi ra sau.

C. tiến về phía trước.

D. tiến về phía trước rồi sau đó lùi ra sau.

Bài 2:Chuyển động và đứng yên có tính tương đối vì:

A. Quãng đường vật đi được trong những khoảng thời gian khác nhau là khác nhau.

B. Một vật có thể đứng yên so với vật này nhưng lại chuyển động so với vật khác.

C. Vận tốc của vật so với các vật mốc khác nhau là khác nhau.

D. Dạng quỹ đạo chuyển động của vật phụ thuộc vào vật chọn làm mốc.

Bài 3:Trong các phát biểu sau đây, phát biểu nào là đúng khi nói về chuyển động cơ học?

A. Chuyển động cơ học là sự dịch chuyển của vật.

B. Chuyển động cơ học là sự thay đổi vị trí của vật này so với vật khác theo thời gian.

C. Chuyển động cơ học là sự thay đổi vận tốc của vật.

D. Chuyển động cơ học là chuyển dời vị trí của vật.

Bài 4:Mặt Trời mọc đằng đông, lặn đằng Tây. Trong hiện tượng này:

A. Mặt Trời chuyển động còn Trái Đất đứng yên.

B. Mặt Trời đứng yên còn Trái Đất chuyển động.

C. Mặt Trời và Trái Đất đều chuyển động.

D. Mặt Trời và Trái Đất đều đứng yên.

Bài 5:Trời lặng gió, nhìn qua cửa xe (khi xe đứng yên) ta thấy các giọt mưa rơi theo đường thẳng đứng. Nếu xe chuyển động về phía trước thì người ngồi trên xe sẽ thấy các giọt mưa:

A. cũng rơi theo đường thẳng đứng.

B. rơi theo đường chéo về phía trước.

C. rơi theo đường chéo về phía sau.

D. rơi theo đường cong.