Một người điều khiển thiết bị bay cá nhân bay theo hướng từ A đến B

Giải Vật Lí 10 Bài 2: Đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian. Độ dịch chuyển tổng hợp và vận tốc tổng hợp

Haylamdo biên soạn và sưu tầm lời giải Vận dụng trang 26 Vật Lí 10 trong Bài 2: Đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian. Độ dịch chuyển tổng hợp và vận tốc tổng hợp. Mong rằng với lời giải chi tiết nhất sẽ giúp học sinh biết cách làm bài tập Vật Lí 10.

Vận dụng trang 26 Vật Lí 10: Một người điều khiển thiết bị bay cá nhân bay theo hướng từ A đến B. Gió thổi với vận tốc không đổi 27 km/h theo hướng bắc. Hướng AB lệch với hướng bắc 60o về phía đông (hình 2.8).

1. Để bay theo đúng hướng từ A đến B, với vận tốc tổng hợp là 54 km/h, người lái phải hướng thiết bị theo hướng nào.

2. Bay được 6 km, thiết bị quay đầu bay về A với vận tốc tổng hợp có độ lớn là 45 km/h đúng hướng B đến A. Tìm tốc độ trung bình của thiết bị trên cả quãng đường bay.

Lời giải:

1. Gọi $\overrightarrow{v_1}$ là vận tốc của gió, có phương thẳng đứng, hướng về phía bắc và có độ lớn bằng 27 km/h.

Gọi $\overrightarrow{v}$ là vận tốc tổng hợp của thiết bị theo hướng A đến B và có độ lớn bằng 54 km/h.

Gọi $\overrightarrow{v_2}$ là vận tốc cần thiết của thiết bị để khi người điều khiển thiết bị đó có thể bay đúng hướng A đến B.

Ta sử dụng quy tắc cộng vectơ hoặc quy tắc hình bình hành, biểu diễn các vectơ vận tốc bằng hình vẽ sau:

Từ hình vẽ ta thấy, để bay theo đúng hướng từ A đến B, với vận tốc tổng hợp là 54 km/h, người lái phải hướng thiết bị theo hướng đông.

2.

+ Quãng đường thiết bị bay từ A là 6 km, tốc độ bay tổng hợp là 54 km/h nên tốc độ bay của thiết bị là: $v_2=\sqrt{v^2-v_1^2}=\sqrt{{54}^2-{27}^2}=27\sqrt{3}\left(km/h\right)$

Vậy thời gian bay từ A là: $t_1=\frac{s_1}{v_2}=\frac{6}{27\sqrt{3}}\approx 0,128\left(h\right)$

+ Quãng đường thiết bị bay về A là 6 km, tốc độ bay là 45 km/h nên tốc độ bay của thiết bị là: $v{\text{'}}_2=\sqrt{v{\text{'}}^2-v_1^2}=\sqrt{{45}^2-{27}^2}=36\left(km/h\right)$

Thời gian bay về A là: $t_2=\frac{s_2}{v{\text{'}}_2}=\frac{6}{36}\approx 0,167\left(h\right)$

Tốc độ trung bình của thiết bị trên cả quãng đường bay: $v_{tb}=\frac{s}{t}=\frac{s_1+s_2}{t_1+t_2}=\frac{6+6}{0,128+0,167}\approx 40,68\left(km/h\right)$