Một người đi xe máy trên một đoạn đường thẳng muốn đạt được vận tốc 36 km/h

Giải SBT Vật Lí 10 Kết nối tri thức Bài 9: Chuyển động thẳng biến đổi đều

Haylamdo biên soạn và sưu tầm lời giải Câu hỏi 1.9 trang 16 sách bài tập Vật Lí lớp 10 trong Bài 9: Chuyển động thẳng biến đổi đều sách Kết nối tri thức. Hy vọng rằng với lời giải chi tiết nhất sẽ giúp học sinh dễ dàng nắm được cách làm bài tập trong SBT Vật Lí 10.

Câu hỏi 1.9 trang 16 sách bài tập Vật Lí lớp 10: Một người đi xe máy trên một đoạn đường thẳng muốn đạt được vận tốc 36 km/h sau khi đi được 100 m bằng một trong hai cách sau:

Cách 1: Chạy thẳng nhanh dần đều trong suốt quãng đường.

Cách 2: Chỉ cho xe chạy nhanh dần đều trên $\frac{1}{5}$ quãng đường, sau đó cho xe chuyển động thẳng đều trên quãng đường còn lại.

a) Hỏi cách nào mất ít thời gian hơn?

b) Hãy tìm một cách khác để giải bài toán này.

Lời giải:

a) Đổi 36 km/h = 10 m/s.

- Cách 1:

Vì $v_{0} = 0; v = 10 m / s; d = 100 m$ nên gia tốc của xe trong chuyển động là

$a = \frac{v^{2} - v_{0}^{2}}{2 d} = 0, 5 m / s^{2}$

Thời gian xe chuyển động để đạt được 36 km/h trong 100 m là

Từ $v = v_{0} + a t \Rightarrow t = 20 s$ (1)

- Cách 2:

Vì xe chuyển động nhanh dần đều trong quãng đường $d_{1} = \frac{100}{5} = 20 m$ với $v_{0} = 0; v = 10 m / s;$ nên gia tốc trong chuyển động này là $a_{1} = \frac{v^{2} - v_{0}^{2}}{2 d_{1}} = 2, 5 m / s^{2}$

Thời gian chuyển động trong quãng đường này là $t_{1} = \frac{v - v_{0}}{a} = \frac{10 - 0}{2, 5} = 4 s$ .

Thời gian chuyển động đều trên quãng đường còn lại 100 – 20 = 80 m là:

$t_{2} = \frac{d_{2}}{v} = \frac{80}{10} = 8 s$

Thời gian chuyển động trong cách 2:

$t' = t_{1} + t_{2} = 12 s$ (2)

Từ (1) và (2) ta thấy 12 s < 20 s.

Vậy cách 2 mất ít thời gian hơn.

b) Có thể giải bằng cách tính vận tốc trung bình.

- Cách 1: Vận tốc trung bình của chuyển động là

$v_{t b 1} = \frac{v + v_{0}}{2} = \frac{0 + 10}{2} = 5 m / s$

Thời gian xe chuyển động là $t = \frac{s}{v_{t b 1}} = \frac{100}{5} = 20 s$ (1)

- Cách 2:

Vận tốc trung bình của chuyển động trong quãng đường 20 m chuyển động nhanh dần đều là $v_{t b 2} = \frac{v + v_{0}}{2} = \frac{0 + 10}{2} = 5 m / s$

Thời gian xe chuyển động nhanh dần đều là $t_{1} = \frac{s}{v_{t b 2}} = \frac{20}{5} = 4 s$