Chuyển động cơ học là gì? Các dạng bài tập và lấy ví dụ?

1. Chuyển động cơ học là gì?

Chuyển động cơ học là sự thay đổi vị trí trong không gian của các vật hay là sự chuyển động của một bộ phận (vật chuyển động) này so với bộ phận khác của cùng một vật (vật mốc). Hay nói cách khác: Khi vị trí của vật so với vật mốc thay đổi theo thời gian thì vật chuyển động so với vật mốc.

Ví dụ về chuyển động cơ học như: Một chiếc xe máy đang chuyển động so với cột điện bên đường, vật mốc là cột điện, vật chuyển động cơ học chính là chiếc xe máy. Hoặc: Tàu đang chạy trên biển suy ra tàu có sự dịch chuyển cơ học so với Trái Đất; Một người đang bước đi trên đường suy ra người đó có sự dịch chuyển cơ học so với một ngôi nhà bất kỳ ven đường.

2. Cách xác định một vật chuyển động hay đứng yên:

2.1. Phương pháp giải bài tập chuyển động cơ học:

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta có thể nhìn thấy được một vật đang chuyển động hay đứng yên bằng mắt thường. Tuy nhiên trong khoa học vật lý thì không như vậy.

Trong vật lý học, chúng ta nhận biết được một vật có đang chuyển động hay vẫn đứng yên dựa vào vị trí của vật đó so với vật khác – một vật được chọn làm mốc.

Vật mốc thường được chọn là những vật gắn liền với Trái Đất hoặc là Trái Đất luôn như: Nhà cửa, cột điện, cây cối, biển hiệu quảng cáo,… Tuy nhiên trong nhiều trường hợp về chuyển động, người ra đề vẫn có thể đặt giả thiết cả những vật đang di chuyển làm vật mốc. Trước khi giải bài tập, học sinh cần lưu ý xác định đúng vật mốc trước khi đưa ra kết luận về sự chuyển động.

2.2. Các dạng chuyển động cơ học thường gặp:

Quỹ đạo chuyển động là đường mà vật vạch ra khi chuyển động. Thường thì ta sẽ hay gặp những dạng chuyển động như sau:

Chuyển động thẳng: Quỹ đạo chuyển động là đường thẳng, ví dụ như một vật rơi tự do từ trên cao xuống.

Chuyển động cong: Quỹ đạo chuyển động là đường cong, ví dụ như ném, chuyền một vật.

Chuyển động tròn: Quỹ đạo chuyển động là đường tròn, ví dụ như cánh quạt quay.

Mỗi loại hình chuyển động sẽ có những công thức tính toán đi kèm khác nhau. Đó là lý do học sinh phải nắm rõ cách nhận biết của các loại chuyển động.

Ví dụ:

Đề bài: Có ý kiến cho rằng: “Nếu khoảng cách từ vật cần xét tới vật mốc không có thay đổi thì vật đứng yên so với vật mốc”. Hãy cho biết, cách nói như thế có phải luôn đúng hay không? Chứng minh bằng ví dụ minh họa cho đáp án của mình.

Bài làm:

Cách phát biểu như vậy là SAI vì trong chuyển động cơ học tròn, khoảng cách từ vật cần xét tới vật mốc không hề thay đổi.

Ví dụ chứng minh: Xét chuyển động vòng đu quay mặt trời, mặc dù khoảng cách từ các buồng ngồi cho khách đến trục chính giữa không thay đổi nhưng vị trí của buồng ngồi thay đổi theo theo thời gian so với trục chính giữa nên ta vẫn nói buồng ngồi chuyển động so với trục.

3. Tính tương đối của chuyển động và đứng yên:

Chuyển động hay đứng yên chỉ có tính tương đối, vì cùng một vật có thể được xem là chuyển động so với vật này nhưng lại được xem là đứng yên so với vật khác. Tính tương đối ở đây là chỉ một vật bất kỳ sẽ có thể được kết luận là đang chuyển động hay đứng yên còn tùy thuộc vào vật được chọn làm mốc. Đó cũng là cách mà dạng bài tập chuyển động phát triển theo mức khó và phức tạp hơn. Học sinh phải chọn đúng vị trí vật mốc trong khảo sát dịch chuyển đang tiến hành.

Ví dụ:

Tình huống tàu điện đang chạy và cái cây ven đường. Ta chọn cái cây ven đường làm mốc, vậy thì tàu điện có sự dịch chuyển cơ học so với cái cây.

Tình huống tàu điện đang chạy và một người ngồi trong tàu điện. Ta chọn người ngồi im làm mốc, vậy thì tàu điện đang không có sự dịch chuyển cơ học so với người đó.

Từ đó suy ra kết luận, một vật có thể đứng yên với vật này nhưng cũng có thể chuyển động với vật khác. Sự chuyển động và sự đứng yên phụ thuộc vào vật mốc được chọn. Đó chính là tính tương đối của chuyển động cơ học và đứng yên.

4. Các dạng bài tập về chuyển động và đứng yên và lấy ví dụ?

Ví dụ 1: Làm thế nào để nhận biết một ô tô trên đường, một chiếc thuyền trên sông, một đám mây trên trời… đang chuyển động hay đứng yên?

Lời giải: Để nhận biết được các vật đang chuyển động hay đứng yên ta so sánh vị trí của vật so với vật khác theo thời gian: Ô tô với vật nào đó đứng yên bên đường (cột đèn, cột điện, …) Thuyền với vật nào đó đứng yên bên bờ sông (cây bên bờ sông, …) Đám mây với vật nào gắn với Trái đất (nhà cửa, cây, …)

Giải thích: Đoàn tàu đang chuyển động, khi đó người ngồi trên tàu cũng chuyển động cùng với tốc độ và thời gian như vậy. Do đó đoàn tàu đang đứng yên so với người ngồi trên tàu. Ta nói chúng đứng yên nếu vị trí không thay đổi so với vật làm mốc. Ta nói chúng chuyển động nếu vị trí thay đổi so với vật làm mốc.

Ví dụ 2: Một người trên tàu A thấy tàu B đang di chuyển tiến về phía trước. Còn người trên tàu B thấy tàu C cũng đang di chuyển về phía trước. Vậy thì người trên tàu A sẽ nhìn thấy tàu C như thế nào?

A: Đứng yên

B: Lùi ra phía sau

C: Tiến về phía trước

D: Tiến về phía trước rồi sau đó lùi ra phía sau

Lời giải: Đáp án đúng là C. Giải thích: Với vật mốc là người A thì tàu B đang di chuyển về phía trước. Với vật mốc là người B (hay tàu B, vì người và tàu đứng yên so với nhau) thì tàu C di chuyển về phía trước. Theo tính chất bắc cầu suy ra với người A, tàu C cũng di chuyển về phía trước.

Ví dụ 3: Mặt Trời mọc đằng Đông, lặn đằng Tây. Như vậy có phải Mặt Trời chuyển động còn Trái Đất đứng yên không?

Không thể kết luận được vì nó tùy thuộc vào vật làm mốc: Nếu chọn Trái Đất là vật làm mốc thì Mặt Trời chuyển động từ đông sang tây. Nếu chọn Mặt Trời là vật làm mốc thì Trái Đất chuyển động xoay từ tây sang đông.

Ví dụ 4: Mỗi vật chuyển động so với vật nào, đứng yên so với vật nào?

Ôtô: Đứng yên so với người lái xe; chuyển động so với người đứng bên đường và cột điện.

Người lái xe: Đứng yên so với ôtô; chuyển động so với người bên đường và cột điện.

Người đứng bên đường: Đứng yên so với cột điện; chuyển động so với ô tô và người lái xe.

Cột điện: Đứng yên so với người đứng bên đường; chuyển động so với ô tô và người lái xe.

Ví dụ 5: Có người nói “khi khoảng cách từ vật tới vật mốc không thay đổi thì vật không chuyển động so với vật mốc”. Nói như vậy đúng hay sai? Hãy lấy ví dụ minh họa cho lập luận của mình.

Đáp án: Nói như vậy là sai. Ví dụ: Xét chuyển động của đầu kim đồng hồ quanh trục đồng hồ, mặc dù khoảng cách từ đầu kim đến trục không đổi nhưng theo thời gian của vị trí của đầu kim so với trục đồng hồ thay đổi nên ta vẫn nói đầu kim chuyển động so với trục.

VÍ dụ 6: Sự chuyển động nào dưới đây không được tính là chuyển động cơ học

A. Sự rơi tự do của cành cây

B. Sự di chuyển của mặt trời từ Đông sang Tây

C. Sự gấp khúc đường di chuyển của tia sáng từ không khí vào nước

D. Sự đong đưa của đu quay

Đáp án đúng là C. Giải thích: Vì sự gấp khúc của tia sáng không có tác động từ cơ học nên không được tính là chuyển động cơ học.

Bài viết trên sẽ giúp các bạn nắm được phần lý thuyết cơ bản nhất. Bài viết đã nêu rõ các khái niệm khác nhau xung quanh bài học. Mỗi phần đều có ví dụ minh họa rõ ràng đi kèm. Sau khi đọc xong bài viết của chúng tôi góp phần củng cố căn bản vững chắc hơn, các bạn có thể hệ thống lại kiến thức về chuyển động cơ học để áp dụng vào làm bài tập.