Chuyển động thẳng chậm dần đều là gì? Gia tốc và vận tốc?

1. Chuyển động thẳng chậm dần đều là gì? 

Chuyển động chậm dần đều là một dạng chuyển động trong đó vật thể di chuyển theo một đường thẳng và vận tốc của nó giảm một cách đều đặn theo thời gian. Trong mô hình này, tốc độ của vật giảm đi một lượng nhất định trong khoảng thời gian đồng nhất. Điều này tạo ra một quỹ đạo thẳng và dấn thân của vật đang di chuyển ngày càng chậm dần.

Ví dụ minh họa cho chuyển động chậm dần đều có thể là khi một xe ô tô đang di chuyển thẳng với vận tốc ban đầu là 5 m/s. Khi tài xế áp dụng phanh, xe bắt đầu trải qua chuyển động chậm dần đều. Tức là, vận tốc của xe giảm dần đi một độ lớn nhất định trong các khoảng thời gian nhất định. Kết quả là, xe ô tô sẽ tiến về phía trước với một vận tốc ngày càng chậm cho đến khi dừng lại hoàn toàn.

Đây là một ví dụ thực tế về chuyển động chậm dần đều mà chúng ta có thể thấy hàng ngày trong cuộc sống. Trong trường hợp này, lực phanh tác động lên xe làm giảm dần vận tốc của nó theo một cách đều đặn, dẫn đến việc giảm chuyển động và dừng lại sau một khoảng thời gian.

Bất cứ khi nào chúng ta đang ở trong một phương tiện và chúng ta cảm thấy đang di chuyển về phía trước so với phương tiện đó, thì chúng ta đang giảm tốc. Ở đây, giảm tốc là một trường hợp đặc biệt của gia tốc, theo đó nó chỉ áp dụng cho các vật chuyển động chậm lại. Do đó, nó là tốc độ mà một đối tượng chậm lại.

Gia tốc là một vectơ vì nó phải được báo cáo là độ lớn cùng với hướng. Trong trường hợp chuyển động một chiều, các dấu âm và dương được sử dụng để chỉ hướng. Do đó, nếu các dấu hiệu âm thì đối tượng đang giảm tốc.

Giảm tốc là ngược lại với tăng tốc. Sự giảm tốc sẽ được tính bằng cách chia vận tốc cuối cùng trừ đi vận tốc ban đầu, cho lượng thời gian cần thiết để giảm vận tốc này. 

2. Gia tốc là gì?

Vận tốc là sự thay đổi vị trí (vị trí) của một vật trong một đơn vị thời gian. ví dụ, một chiếc xe buýt đi với vận tốc 60 dặm một giờ từ Bắc vào Nam. Đơn vị SI của vận tốc là mét trên giây ( m/s ). Nói chung, điều quan trọng là chỉ ra hướng chuyển động khi xác định vận tốc. Nói cách khác, nó là một đại lượng vectơ , trái ngược với đại lượng vô hướng xác định tốc độ mà không đề cập đến hướng.

3. Vận tốc là gì?

Gia tốc là độ biến thiên vận tốc của vật trong một đơn vị thời gian. Đơn vị SI của gia tốc là mét trên giây trên giây tức là mét trên giây bình phương ( m/s ² ). ví dụ, gia tốc của một vật rơi tự do trên Trái đất là 9,8 m/s ² do lực hấp dẫn của Trái đất.

4. Công thức chuyển động thẳng chậm dần đều:

Chuyển động thẳng chậm dần đều có thể được mô tả bằng các công thức vật lý. Trong trường hợp này, chúng ta có thể sử dụng các phương trình liên quan đến chuyển động thẳng chậm dần đều:

– Công thức vận tốc tại thời điểm t: 

v=v0​−a⋅t

Trong đó:

$v$ là vận tốc tại thời điểm $t$.

v0​ là vận tốc ban đầu.

$a$ là gia tốc (âm) chuyển động thẳng chậm dần đều.

$t$ là khoảng thời gian đã trôi qua.

– Công thức vị trí tại thời điểm t: 

x=x0​+v0​⋅t−1/2​a⋅t^2

Trong đó:

$x$ là vị trí tại thời điểm 

x0​ là vị trí ban đầu.

v0​ là vận tốc ban đầu.

$a$ là gia tốc (âm) chuyển động thẳng chậm dần đều.

$t$ là khoảng thời gian đã trôi qua.

Trong chuyển động thẳng chậm dần đều, vận tốc của vật giảm dần với thời gian, và vị trí của vật thay đổi theo một quỹ đạo thẳng. Các công thức trên cho phép tính toán vận tốc và vị trí của vật tại bất kỳ thời điểm nào trong quá trình chuyển động.

5. Bài tập Chuyển động thẳng chậm dần đều:

Bài 1: Một vật di chuyển với vận tốc ban đầu là 15 m/s và có gia tốc -1.5 m/s². Hỏi sau bao lâu vật sẽ dừng lại?

Bài 2: Một con tàu chạy với vận tốc ban đầu là 25 m/s và có gia tốc -0.5 m/s². Hãy tính vận tốc cuối cùng của con tàu khi dừng lại.

Bài 3: Một quả bóng được ném lên với vận tốc ban đầu là 10 m/s. Gia tốc trọng trường là 9.8 m/s². Hãy tính thời gian mà quả bóng sẽ lên đến độ cao tối đa.

Bài 4: Một xe hơi chạy với vận tốc ban đầu là 30 m/s và có gia tốc -4 m/s². Tính thời gian mà xe hơi sẽ dừng lại.

Bài 5: Một con đòi bắt đầu lao xuống từ độ cao 80 m. Gia tốc của con đòi là 9.8 m/s². Tính thời gian mà con đòi cần để đạt đến mặt đất.

Bài 6: Một vật chuyển động với vận tốc ban đầu là 12 m/s và có gia tốc -1 m/s². Hỏi vận tốc của vật sau 8 giây?

Bài 7: Một con thú di chuyển với vận tốc ban đầu là 18 m/s và có gia tốc -2.5 m/s². Hãy tính thời gian mà con thú dừng lại.

Bài 8: Một máy bay cất cánh với vận tốc ban đầu là 60 m/s và có gia tốc -5 m/s². Tính khoảng cách mà máy bay đã bay qua trước khi dừng lại.

Bài 9: Một viên bi được ném lên với vận tốc ban đầu là 8 m/s. Tính thời gian mà viên bi sẽ quay trở lại vị trí xuất phát.

Bài 10: Một vật chuyển động với vận tốc ban đầu 16 m/s và có gia tốc -1.2 m/s². Hỏi khoảng cách mà vật đã di chuyển sau 6 giây?

Bài 11: Một con dấu được ném lên từ mặt đất với vận tốc ban đầu là 12 m/s. Hãy tính thời gian mà con dấu sẽ quay trở lại mặt đất.

Đáp án:

Bài 1: Vận tốc ban đầu (u) = 15 m/s Gia tốc (a) = -1.5 m/s²

Sử dụng phương trình vận tốc trong chuyển động thẳng đều: v = u + at

v = 0 (vận tốc khi dừng lại): 0 = 15 – 1.5t

t = 10 giây

Bài 2: Vận tốc ban đầu (u) = 25 m/s Gia tốc (a) = -0.5 m/s² Vận tốc cuối (v) = ?

Sử dụng phương trình vận tốc trong chuyển động thẳng đều: v = u + at

v = 0 (vận tốc khi dừng lại): 0 = 25 – 0.5t

t = 50 giây

Bài 3: Vận tốc ban đầu (u) = 10 m/s Gia tốc (a) = -9.8 m/s² Vận tốc cuối (v) = 0 m/s (vận tốc tại độ cao tối đa)

Sử dụng phương trình vận tốc trong chuyển động thẳng đều: v = u + at

v = 0: 0 = 10 – 9.8t

t = 1.02 giây

Bài 4: Vận tốc ban đầu (u) = 30 m/s Gia tốc (a) = -4 m/s²

Sử dụng phương trình vận tốc trong chuyển động thẳng đều: v = u + at

v = 0: 0 = 30 – 4t

t = 7.5 giây

Bài 5: Chiều cao (h) = 80 m Gia tốc (a) = 9.8 m/s²

Sử dụng phương trình chiều cao trong chuyển động thẳng đều: h = ut + 0.5at²

0 = 0 + 0.5 * 9.8 * t²

t² = 0

t = 0 giây

Bài 6: Vận tốc ban đầu (u) = 12 m/s Gia tốc (a) = -1 m/s² Thời gian (t) = 8 giây

Sử dụng phương trình vận tốc trong chuyển động thẳng đều: v = u + at

v = 12 – 1 * 8 = 4 m/s

Bài 7: Vận tốc ban đầu (u) = 18 m/s Gia tốc (a) = -2.5 m/s²

Sử dụng phương trình vận tốc trong chuyển động thẳng đều: v = u + at

v = 18 – 2.5t

0 = 18 – 2.5t

t = 7.2 giây

Bài 8: Vận tốc ban đầu (u) = 60 m/s Gia tốc (a) = -5 m/s²

Sử dụng phương trình vận tốc trong chuyển động thẳng đều: v = u + at

v = 60 – 5t

0 = 60 – 5t

t = 12 giây

Bài 9: Vận tốc ban đầu (u) = 8 m/s Gia tốc (a) = -9.8 m/s² Thời gian (t) = ?

Sử dụng phương trình vận tốc trong chuyển động thẳng đều: v = u + at

v = 0:

0 = 8 – 9.8t

t = 0.82 giây

Bài 10: Vận tốc ban đầu (u) = 16 m/s Gia tốc (a) = -1.2 m/s² Thời gian (t) = 6 giây

Sử dụng phương trình vận tốc trong chuyển động thẳng đều: v = u + at

v = 16 – 1.2 * 6 = 8.8 m/s

Bài 11: Vận tốc ban đầu (u) = 12 m/s Gia tốc (a) = -9.8 m/s² (giá trị dương vì con dấu đang chịu tác động của trọng trường)

Sử dụng phương trình vận tốc trong chuyển động thẳng đều: v = u + at

Vận tốc cuối (v) = 0 (vận tốc khi quay trở lại mặt đất): 0 = 12 – 9.8t

t = 1.22 giây