Đồ thị vận tốc – thời gian ở Hình 9.5 mô tả chuyển động của một chú chó con đang chạy trong ngõ thẳng và hẹp

Bài 1 trang 43 Vật Lí 10: Đồ thị vận tốc – thời gian ở Hình 9.5 mô tả chuyển động của một chú chó con đang chạy trong ngõ thẳng và hẹp.

a) Hãy mô tả chuyển động của chú chó.

b) Tính quãng đường đi được và độ dịch chuyển của chú chó sau 2s; 4s; 7s và 10s bằng đồ thị và bằng công thức.

Trả lời

a) Mô tả chuyển động:

- Từ giây thứ 0 đến giây thứ 2: chuyển động thẳng đều với vận tốc 1 m/s.

- Từ giây thứ 2 đến giây thứ 4: chuyển động thẳng nhanh dần đều từ 1 m/s đến 3 m/s.

- Từ giây thứ 4 đến giây thứ 7: chuyển động chậm dần đều từ 3 m/s về 0 m/s.

- Từ giây thứ 7 đến giây thứ 8: đứng yên.

- Từ giây thứ 8 đến giây thứ 9: chuyển động thẳng nhanh dần đều theo chiều ngược lại (theo chiều âm).

- Từ giây thứ 9 đến giây thứ 10: chuyển động thẳng đều theo chiều âm.

b) Tính quãng đường và độ dịch chuyển bằng đồ thị

- Sau 2 giây:

+ Quãng đường: s₁ = 1.2 = 2m

+ Độ dịch chuyển: d₁ = 1.2 = 2m

- Sau 4 giây:

+ Quãng đường: s₂ = s₁ + $\frac{1}{2}$.(1 + 3).2 = 6m

+ Độ dịch chuyển: d₂ = d₁ + $\frac{1}{2}$.(1 + 3).2 = 6m

- Sau 7 giây:

+ Quãng đường: s₃ = s₂ + $\frac{1}{2}$.3.3 = 10,5m

+ Độ dịch chuyển: d₃ = d₂ + $\frac{1}{2}$.3.3 = 10,5m

- Sau 10 giây:

+ Từ giây thứ 7 đến giây thứ 8 vật đứng yên nên quãng đường bằng 0.

+ Quãng đường: s₄ = s₃ + $\frac{1}{2}$.1.1 + 1.1 = 12m

+ Độ dịch chuyển: d₄ = d₃ + $\frac{1}{2}$.(-1).1 + (-1).1 = 9m

Tính quãng đường và độ dịch chuyển bằng công thức:

- Sau 2 giây:

+ Độ dịch chuyển: d₁ = v₀t₁ = 1.2 = 2m

+ Vật chuyển động thẳng không đổi chiều nên quãng đường bằng độ dịch chuyển: s₁ = d₁ = 2m

- Sau 4 giây:

+ Gia tốc tính từ giây thứ 2 đến giây thứ 4: a₁ = $\frac{v_2-v_1}{4-2}=\frac{3-1}{4-2}$ = 1m/s²

+ Độ dịch chuyển: d₂ = d₁ + v₁t₂ + $\frac{1}{2}{a}_1{t}_2^2$ = 2 + 1.2 + $\frac{1}{2}$.1.2² = 6m

+ Vật chuyển động thẳng không đổi chiều nên quãng đường bằng độ dịch chuyển: s₂ = d₂ = 6m

- Sau 7 giây:

+ Gia tốc tính từ giây thứ 4 đến giây thứ 7: a₂ = $\frac{v_3-v_2}{7-4}=\frac{0-3}{7-4}$ = -1m/s²

+ Độ dịch chuyển: d₃ = d₂ + v₂t₃ + $\frac{1}{2}{a}_2{t}_3^2$ = 6 + 3.3 + $\frac{1}{2}$.(-1).3² = 10,5m

+ Vật chuyển động thẳng không đổi chiều nên quãng đường bằng độ dịch chuyển: s₃ = d₃ = 10,5m

- Sau 10 giây:

+ Từ giây thứ 7 đến giây thứ 8 vật đứng yên nên quãng đường bằng 0.

+ Từ giây thứ 8 đến giây thứ 9 vật chuyển động theo chiều âm

+ Gia tốc tính từ giây thứ 8 đến giây thứ 9: a₃ = $\frac{v_5-v_4}{9-8}=\frac{-1-0}{9-8}$ = -1m/s²

+ Độ dịch chuyển từ giây thứ 8 đến giây thứ 9:

d₄ = v₄t₅ + $\frac{1}{2}{a}_3{t}_5^2$ = 0.1 + $\frac{1}{2}$.(-1).1² = -0,5m

+ Quãng đường vật đi được từ giây thứ 8 đến giây thứ 9 là: s' = 0,5m

+ Từ giây thứ 9 đến giây thứ 10 vật chuyển động thẳng đều nên gia tốc bằng 0

+ Độ dịch chuyển từ giây thứ 9 đến giây thứ 10: d₅ = v₅t₆ = (-1).1 = -1m

+ Quãng đường vật đi được từ giây thứ 9 đến giây thứ 10 là: s'' = 1m

+ Độ dịch chuyển sau 10 giây: d = d₃ + d₄ + d₅ = 10,5 - 0,5 - 1 = 9m

+ Quãng đường sau 10 giây: s = s₃ + s₄ + s₅ = 10,5 + 0,5 + 1 = 12m

Xem thêm lời giải bài tập SGK Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 6: Thực hành: Đo tốc độ của vật chuyển động

Bài 7: Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian

Bài 8: Chuyển động biến đổi. Gia tốc

Bài 9: Chuyển động thẳng biến đổi đều

Bài 10: Sự rơi tự do

Bài 11: Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do