Một người điều khiển thiết bị bay cá nhân bay theo hướng từ A đến B. Gió thổi với vận tốc không

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.

Trả lời

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: $v_{tb}=\frac{s}{t}=\frac{s_1+s_2}{t_1+t_2}=\frac{6+6}{0,128+0,167}\approx 40,68\left(km/h\right)$

Xem thêm lời giải bài tập SGK Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài mở đầu : Giới thiệu mục đích học tập môn Vật lí

Bài 1: Tốc độ độ dịch chuyển và vận tốc

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

Bài 3: Gia tốc và đồ thị vận tốc–thời gian 

Bài 4: Chuyển động biến đổi

Bài tập chủ đề 1