Chuyển động cơ được xem là kiến thức cơ bản trong chương 1 của môn Vật lý lớp 10. Đây cũng chính là nền tảng để các em có thể tiếp thu tốt hơn các chủ đề khác như chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, hay chuyển động tịnh tiến,… Trong bài viết này, Đại học Lâm Nghiệp đã tổng hợp và chia sẻ với các em những lý thuyết quan trọng cùng một số bài tập minh họa về chuyển động cơ, kèm theo lời giải chi tiết. Hy vọng rằng những thông tin dưới đây sẽ giúp các em ôn lại những kiến thức đã học, đồng thời áp dụng hiệu quả vào các bài tập trên lớp!
Chuyển động cơ là gì?
Chuyển động cơ của một vật, hay còn gọi đơn giản là chuyển động, chính là sự thay đổi vị trí của vật đó so với những vật khác mà ta chọn làm mốc trong khoảng thời gian nhất định.
Một vài ví dụ về chuyển động cơ:
- Khi bạn ném một quả bóng ra xa, thì quả bóng đó đang thực hiện một chuyển động vì nó đã di chuyển khỏi vị trí ban đầu của bạn.
- Hay khi bạn tham gia chơi đá cầu, quả cầu được chuyền cho người khác cũng là một ví dụ điển hình về chuyển động, bởi vì nó đã thay đổi vị trí so với bạn.
Chất điểm là gì
Chất điểm
Một vật được xem là chất điểm (hay khối điểm) khi kích thước hoặc khối lượng của nó rất nhỏ so với quãng đường di chuyển. Khái niệm chất điểm khác với điểm trong toán học vì nó không chỉ đơn thuần là một vị trí mà còn liên quan đến các đặc tính vật lý và có khối lượng lớn vô hạn.
Lưu ý:
Khi một vật được xác định là chất điểm, tức là khối lượng của nó được coi như tập trung tại chính điểm đó.
Ví dụ về chất điểm
Khi bạn lái một chiếc ô tô, mặc dù nó có trọng lượng khá lớn, nhưng nếu so với quãng đường từ Hà Nội đến TP. Hồ Chí Minh thì lại không đáng kể. Vì vậy, ta hoàn toàn có thể xem ô tô như một chất điểm di chuyển trên đoạn đường này.
Tương tự, ô tô cũng có thể được coi là một vật nặng, nhưng khi đặt bên cạnh chiều dài từ Lào Cai đến Cà Mau, thì nó lại trở nên nhỏ bé. Trong trường hợp này, ô tô cũng được xem như một chất điểm trên hành trình từ Lào Cai xuống mũi Cà Mau.
Hay khi bạn thả một viên bi từ tầng thượng của một tòa nhà cao, viên bi đó sẽ được coi là chất điểm di chuyển từ vị trí cao cho đến khi chạm đất.
Quỹ đạo chất điểm
Quỹ đạo chuyển động là tổng hợp tất cả các vị trí mà một chất điểm đi qua trong quá trình di chuyển. Nói một cách đơn giản, quỹ đạo chính là con đường mà chất điểm vẽ nên trong không gian.
Quỹ đạo có tính chất tương đối, nghĩa là khi chúng ta xem xét từ những góc độ khác nhau, quỹ đạo sẽ có sự khác biệt.
Ví dụ: Hạt mưa rơi từ trên cao xuống sẽ tạo ra một quỹ đạo thẳng đứng.
Điều kiện cân bằng của chất điểm
Tổng hợp lực là gì?
Tổng hợp lực chính là việc thay thế nhiều lực tác động đồng thời lên một vật bằng một lực duy nhất có tác dụng tương tự như các lực đó. Lực này được gọi là hợp lực.
Điều kiện cân bằng của chất điểm
Để một chất điểm ở trạng thái cân bằng, tổng hợp của tất cả các lực tác động lên nó phải bằng 0.
F = F1 + F2 +…+ Fn = 0.
Cách xác định vị trí của vật trong không gian
Mốc và Thước Đo
Để xác định vị trí chính xác của một vật thể, trước tiên chúng ta cần chọn một vật làm mốc và thiết lập một hệ trục tọa độ gắn liền với vật đó. Sau đó, chúng ta sử dụng thước đo để tìm ra tọa độ của vật.
Trong trường hợp đã biết quỹ đạo chuyển động, việc chọn một vật làm mốc và một chiều dương trên quỹ đạo đó là điều cần thiết.
Hệ Tọa Độ
Khi muốn xác định vị trí của một vật đang di chuyển, chúng ta thường sử dụng hệ tọa độ một trục, đặc biệt khi vật di chuyển theo một đường thẳng.
Tọa độ của vật tại vị trí M sẽ được tính là: x = OM
Nếu vật chuyển động trên một đường cong trong mặt phẳng, chúng ta sẽ áp dụng hệ tọa độ hai trục (trục tọa độ Oxy).
Tọa độ của vật tại vị trí M sẽ được xác định như sau:
x = OMx
y = OMy
Cách xác định thời gian trong chuyển động
- Thời điểm mà chúng ta khởi đầu việc đo thời gian bằng đồng hồ được xem như là một cột mốc, hay còn gọi là gốc thời gian.
- Giá trị chỉ số tại thời điểm đó sẽ tương ứng với khoảng thời gian đã trôi qua kể từ cột mốc, khi mà cột mốc được xác định là lúc vật bắt đầu chuyển động (lúc này được tính là 0).
- Thời điểm: Là giá trị mà đồng hồ đang hiển thị tại một cột mốc nhất định mà chúng ta đang xem xét.
- Thời gian: Là khoảng thời gian thực tế đã trôi qua giữa hai thời điểm mà chúng ta đang phân tích.
Hệ quy chiếu
Hệ quy chiếu có thể được hiểu là sự kết hợp giữa một hệ tọa độ gắn liền với một vật mốc, cùng với một đồng hồ và thời điểm bắt đầu.
Trong lĩnh vực chuyển động cơ học, hệ quy chiếu bao gồm:
- Một vật làm điểm tham chiếu và một hệ tọa độ liên quan đến vật đó.
- Một thời điểm cụ thể và một chiếc đồng hồ để đo thời gian.
Trong nhiều bài toán cơ học, khi nhắc đến hệ quy chiếu, người ta thường chỉ tập trung vào hệ tọa độ, vật mốc và thời điểm mà ít khi đề cập đến chiếc đồng hồ.
Một số bài tập về chuyển động cơ, chất điểm Vật lý 10
Hãy cùng Đại học Lâm Nghiệp tham gia vào một số bài trắc nghiệm thú vị dưới đây nhé!
Câu hỏi 1: Một người đứng bên đường và quan sát một chiếc ô tô chạy qua. Làm thế nào để nhận biết ô tô đó đang di chuyển?
- Khói từ ống xả của xe ô tô.
- Khoảng cách giữa xe và người quan sát thay đổi.
- Bánh xe của ô tô đang quay.
- Nghe thấy tiếng động cơ nổ.
Đáp án: B. Khoảng cách giữa xe và người quan sát thay đổi. Bởi vì theo lý thuyết, chuyển động là sự thay đổi vị trí của vật so với các vật khác theo thời gian.
Câu hỏi 2: Trong các đáp án sau, vật nào được coi là chất điểm khi chuyển động? Tại sao?
- Mặt Trăng quay quanh Trái Đất.
- Đoàn tàu di chuyển trong nhà ga.
- Em bé trượt cầu trượt.
- Chuyển động tự quay của Trái Đất quanh trục.
Đáp án: A. Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. Vì khi so sánh kích thước quỹ đạo chuyển động của Mặt Trăng quanh Trái Đất thì nó rất nhỏ, do đó có thể xem như một chất điểm.
Câu hỏi 3: Hãy chọn đáp án chính xác nhất.
- Quỹ đạo chính là một đường thẳng mà trên đó chất điểm sẽ chuyển động liên tục trong không gian.
- Một đường cong trong không gian mà trên đó chất điểm chuyển động được gọi là quỹ đạo.
- Quỹ đạo là một đường mà chất điểm vạch ra trong không gian khi nó di chuyển.
- Một đường đã được vạch sẵn trong không gian mà trên đó chất điểm chuyển động gọi là quỹ đạo.
Đáp án: C. Quỹ đạo là một đường mà chất điểm vạch ra trong không gian khi nó chuyển động.
Ngoài ra, các em cũng có thể tự luyện tập thêm một số dạng bài tự luận nâng cao tại nhà với tài liệu mà Monkey đã tổng hợp nhé!Bài tập 1: Một chiếc xe máy di chuyển từ điểm A đến điểm B. Trong phần đầu của hành trình, xe chạy trong 1/4 tổng thời gian với vận tốc 65 km/h. Tiếp theo, trong nửa thời gian còn lại, xe chạy với vận tốc 45 km/h. Cuối cùng, trong 1/4 thời gian còn lại, xe chạy với vận tốc 15 km/h. Hãy tính toán vận tốc trung bình của chiếc xe máy này nhé!
Bài tập 2: Vào lúc 7 giờ sáng, một chàng trai tại điểm A bắt đầu đuổi theo một người phụ nữ ở điểm B bằng xe máy với vận tốc 40 km/h. Người phụ nữ đi xe máy với vận tốc 2 m/s. Biết rằng khoảng cách từ A đến B là 49 km. Các bạn hãy lập phương trình chuyển động cho cả hai người. Họ sẽ gặp nhau ở đâu và vào lúc nào?
Bài tập 3: Một chiếc thuyền đánh cá đang quay về bờ thì bị mất một cái phao cứu hộ do dòng nước. Sau khi không phát hiện kịp, thuyền tiếp tục di chuyển thêm 30 phút nữa mới quay lại tìm phao và gặp nó ở vị trí cách nơi làm rơi 5 km. Các bạn hãy xác định vận tốc của dòng nước, biết rằng vận tốc của thuyền so với nước là không thay đổi.
Bài tập 4: Tại sân ga, có hai đoàn tàu đang di chuyển đều trên hai đường ray song song. Đoàn tàu A dài 75m, còn đoàn tàu B ngắn hơn A 20m. Nếu hai tàu cùng chiều, tàu A sẽ vượt qua tàu B trong khoảng thời gian từ khi đầu tàu A ngang với đuôi tàu B đến khi đuôi tàu A ngang với đầu tàu B là 62 giây. Nếu hai tàu đi ngược chiều, thì thời gian từ khi đầu tàu A ngang với đầu tàu B đến khi đuôi tàu A ngang với đuôi tàu B là 17 giây. Các bạn hãy tính vận tốc của từng tàu nhé!Qua bài viết này, các bạn sẽ có cái nhìn rõ nét hơn về khái niệm chất điểm là gì, cũng như điều kiện để chất điểm ở trạng thái cân bằng. Bên cạnh đó, chúng ta cũng sẽ khám phá một số ví dụ cụ thể liên quan đến chất điểm mà các bạn sẽ được học trong chương trình lớp 10. Hy vọng rằng những thông tin từ Đại học Lâm Nghiệp sẽ hỗ trợ các bạn trong việc nắm vững kiến thức trên lớp và áp dụng vào thực tiễn cuộc sống. Đừng quên ghé thăm chuyên mục kiến thức cơ bản thường xuyên để tìm hiểu thêm nhiều điều thú vị về các môn học nhé!
