( Hình 1 )
B
O
A
v
B
v
A
x
.
y
.
B
O
A
x
y
.
.
A
1
B
1
d
Tài li u b i d ng HSG – Môn V t lý 9 ưỡ
CÁC BÀI TOÁN V CHUY N Đ NG C A CÁC V T
A/ Các bài toán v chuy n đ ng c a v t và h v t
1/ H v t g m các v t chuy n đ ng v i v n t c cùng ph ng ươ :
Ph ng pháp: s d ng tính t ng đ i c a chuy n đ ng ng th c c ng v n t c. trongươ ươ
tr ng h pc v t chuy n đ ng cùng chi u so v i v t m c thì nên ch n v t có v n t c nh h nườ ơ
làm m c m i đ xét các chuy n đ ng.
Bài toán:
Trên m t đ ng đua th ng, hai bên l đ ng có hai hàng d cc v n đ ng viên chuy n đ ng ườ ườ
theo ng m t h ng: m t ng các v n đ ng viên ch y vi t ng kia các v n đ ng ướ
viên đua xe đ p. Bi t r ng các v n đ ng viên vi t ch y đ u v i v n t c v ế 1 = 20km/h
kho ng cách đ u gi a hai ng i li n k nhau trong hàng l ườ 1 = 20m; nh ng con s t ng ng ươ
đ i v i ng c v n đ ng viên đua xe đ p v 2 = 40km/h l2 = 30m. H i m t ng i quan sát ườ
c n ph i chuy n đ ng trên đ ng v i v n t c v ườ 3 b ng bao nhiêu đ m i l n khi m t v n đ ng
viên đua xe đ p đu i k p anh ta thì chính lúc đó anh ta l i đu i k p m t v n đ ng viên ch y vi t
ti p theo?ế
Gi i: Coi v n đ ng vn vi t dã đ ng yên so v i ng i quan t và v n đ ng viên đua xe đ p. ườ
V n t c c a v n đ ng viên xe đ p so v i v n đ ng viên vi t dã là: V x = v2 – v1 = 20 km/h.
V n t c c a ng i quan sát so v i v n đ ng vn vi t dã là: V ườ n = v3v1 = v320
Gi s t i th i đi m tính m c th i gian th ngang nhau.
Th i gian c n thi t đ ng i quan sát đu i k p v n đ ng viên vi t dã ti p theo: ế ườ ế
n
V
l
t1
1=
Th i gian c n thi t đ VĐV xe đ p phía sau đu i k p VĐV vi t dã i tn là: ế
X
V
ll
t
21
2
+
=
Đ h l i ngang hàng tt 1 = t2. hay:
X
V
ll
v
l21
3
1
20
+
=
Thay s tìm đ c: v ư 3 = 28 km/h
2/ H v t g m các v t chuy n đ ng v i v n t c khác ph ng ươ
Ph ng pháp: S d ng công th c c ng v n t c tính t ng đ iươ ươ
c a chuy n đ ng:
Bài toán:
Trong h t a đ xoy (nh 1), có hai v t nh A B
chuy n đ ng th ng đ u. Lúc b t đ u chuy n đ ng, v t Ach
v t B m t đo n l = 100m.
Bi t v n t c c a v t A vế A = 10m/s theo h ng ox, ướ
v n t c c a v t Bv B = 15m/s theo h ng oy.ướ
a) Sau th i gian baou k t khi b t đ u chuy n đ ng,
hai v t A B l i cách nhau 100m.
b) c đ nh kho ng cách nh nh t gi a hai v t A và B.
Gi i:
a/ Quãng đ ng A đi đ c trong t giây: AAườ ượ 1 = vAt
Quãng đ ng B đi đ c trong t gy: BBườ ượ 1 = vBt
Kho ng cách gi a A và B sau t gy: d 2 = (AA1)2 + (AB1)2
V i AA1 = VAt và BB1 = VBt
Nên: d2 = ( v2A + v2B )t22lvBt + l2 (*)
Thay s bi n đ i ra bi u th c : 325t ế 23000t = 0
Gi i ra đ c: t ượ
9,23 s
b/ - Xét ph ng tnh b c hai (ươ *) v i bi n là t. Đ (*) ế
nghi m thì
1
Tài li u b i d ng HSG – Môn V t lý 9 ưỡ
0'
t đó tìm đ c: ượ
B
2
A
2
A
22
min
2
vv
vl
a4
)d( +
=
=
- Rút ra đ c dượ min =
B
2
A
2
A
vv
vl
+
- Thay s nh đ c d ượ min
55,47 m
3/ Chuy n đ ng l p:
Ph ng pp: Có th s d ng m t trong hai ph ng pp sau:ươ ươ
a) N u v t chuy n đ ng l p không thay đ i v n t c trên c quá trình chuy n đ ng thì sế
d ng tính t ng đ i c a chuy n đ ng ươ
b) N u v t tham gia chuy n đ ng l p có v n t c thay đ i trên các quãng đ ng thì s d ngế ườ
ph ng pp t s quãng đ ng ho c tính t ng đ i c a chuy n đ ng. ươ ườ ươ
Bài toán 1: Trên quãng đ ng dài 100 km có 2 xe 1 và 2 cùng xu t phát chuy n đ ng g p nhauườ
v i v n t c t ng ng 30 km/h 20 km/h. cùng lúc hai xe chuy n đ ng thì m t con Ong ươ
b t đ u xu t phát t xe 1 bay t i xe 2, sau khi g p xe 2 nó quay l ig p xe 1… l i bay t i
xe 2. Con Ong chuy n đ ng l p đi l p l i t i khi hai xe g p nhau. Bi t v n t c c a con ong ế
60Km/h. tính quãng đ ng Ông bay?.ườ
Gi i: Coi xe 2 đ ng yên so v i xe 1. tv n t c c a xe 2 so v i xe 1 V 21 = V2 + V1 = 50 Km/h
Th i gian đ 2 xe g p nhau : t = = = 2 h
th i gian Ong bay b ng th i gian hai xe chuy n đ ng. Nên quãng đ ng Ong bay là: ườ
So = Vo t = 60.2 = 120 Km
Bài toán 2: M t c u đi lên i v i v n t c 1m/s. khi còn cách đ nh núi 100m c u th m t
con chó b t đ u ch y đi ch y l i gi a đ nh núi c u bé. Con chó ch y lên đ nh i v i
v n t c 3m/s và ch y l i phía c u bé v i v n t c 5m/s. tính quãng đ ng mà con chó đã ch y t ườ
lúc đ c th ra t i khi c u bé lên t i đ nh núi?ượ
Gi i:
V n t c c a c u bé là v, v n t c c a con chó khi ch y lên là v 1 và khi ch y xu ng là v 2 . Gi s
con c g p c u bé t i m t đi m cách đ nh núi là s th i gian gi a hai l n g p nhau liên ti p là t ế
Th i gian con chó ch y t ch g p c u bé t i đ nh i là s/v 1 th i gian con c ch y t đ nhi
t i ch g p c u bé l n ti p theo (t-s/v ế 1 ) quãng đ ng mà con c đã ch y trong th i gianườ
y là v2(t– s/v1) . Quãng đ ng mà c u bé đã đi trong th i gian t là vt nên: s = vt + vườ 2 (t – s/t1)
Hay t =
2
1
2
)1(
vv
v
v
s
+
+
Quãng đ ng con chó ch y c lên núi và xu ng i trong th i gian t là:ườ
Sc = s+ v2(t – s/v1) thay giá tr c a t t trên ta đ c: S ượ c = s
)(
)(2
21
1221
vvv
vvvvv
+
Quãng đ ng c u bé đã đi trong th i gian t: Sườ b = s
)(
)(
21
21
vvv
vvv
+
+
. T đó ta đ c S ượ c =
2
7
Sb = 350 m.
3/ Chuy n đ ng có v n t c thay đ i theo quy lu t:
Ph ng pp: ươ
+ Xác đ nh quy lu t c a chuy n đ ng
+ Tính t ng qng đ ng chuy n đ ng. T ng này th ng là t ng c a m t dãy s . ườ ườ
+ Gi i ph ng trình nh n đ c v i s l n thay đ i v n t c là s ngun. ươ ượ
Bài toán 1: M t đ ng t xu t phát t A trên đ ng th ng h ng v B v i v n t c ban đ u V ườ ướ 0
= 1 m/s, bi t r ng c sau 4 giây chuy n đ ng, v n t c l i tăng g p 3 l n c chuy n đ ngế
đ c 4 giây thì đ ng t ng ng chuy n đ ng trong 2 giây. trong khi chuy n đ ng thì đ ng t chượ
chuy n đ ng th ng đ u. Sau bao lâu đ ng t đ n B bi t AB i 6km? ế ế
Gi i: c 4 gy chuy n đ ng ta g i là m t nhóm chuy n đ ng
2
Tài li u b i d ng HSG – Môn V t lý 9 ưỡ
D th y v n t c c a đ ng t trong các n nhóm chuy n đ ng đ u tiên là:
30 m/s; 31 m/s; 32 m/s …….., 3n-1 m/s ,……..,
Quãng đ ng t ng ng mà đ ng t đi đ c trongc nhóm th i gian t ng ng là: ườ ươ ượ ươ
4.30 m; 4.31 m; 4.32 m; …..; 4.3n-1 m;…….
Quãng đ ng đ ng t chuy n đ ng trong th i gian này là: Sườ n = 4( 30 + 31 + 32 + ….+ 3n-1) (m)
Hay: Sn = 2(3n – 1) (m)
Ta có ph ng trình: 2(3ươ n -1) = 6000 3n = 3001.
Ta th y r ng 3 7 = 2187; 38 = 6561, nên ta ch n n = 7.
Quãng đ ng đ ng t đi đ c trong 7 nm th i gian đ u tiên là: 2.2186 = 4372 (m)ườ ượ
Quãng đ ng còn l i là: 6000 – 4372 = 1628 (m)ườ
Trong quãng đ ng còn l i này đ ng t đi v i v n t c là ( v i n = 8): 3ườ 7 = 2187 (m/s)
Th i gian đi h t qng đ ng còn l i này là: ế ườ
)(74,0
2187
1628 s=
V y t ng th i gian chuy n đ ng c a đ ng t là: 7.4 + 0,74 = 28,74 (s)
Ngi ra trong quá trình chuy n đ ng. đ ng t có ngh 7 l n ( không chuy n đ ng) m i l n ngh
là 2 gy, nên th i gian c n đ đ ng t chuy n đ ng t A t i B: 28,74 + 2.7 = 42,74 (gy).
Bài toán 2: M t v t chuy n đ ng xu ng d c nhanh d n. Quãng đ ng v t đi đ c trong giây ườ ượ
th k là S = 4k - 2 (m). Trong đó S tính b ng mét, còn k = 1,2, … tính b ng giây.
a/ Hãynh quãng đ ng đi đ c sau n gy đ u tiên.ườ ượ
b/ V đ th s ph thu c c a quãng đ ng đi đ c o th i gian chuy n đ ng. ườ ượ
Gi i: a/ Qng đ ng đi đ c trong n giây đ u tiên là: ườ ượ
Sn = (4.1 – 2) + (4.2 – 2) + (4.3 – 2) +…….+ (4.n -2)
Sn = 4(1 + 2 + 3 + …… + n) – 2n
Sn = 2n(n + 1) – 2n = 2n2
b/ Đ th ph n đ ng parabol S ườ n = 2n2 n m n ph i tr c S n.
B/ c bài toán v v n t c trung bình c a v t chuy n đ ng .
Ph ng pháp: Trên quãng đ ng S đ c chia thành c quãng đ ng nh Sươ ườ ượ ườ 1; S2; …; Sn th i
gian v t chuy n đ ng trên các quãng đ ng y t ng ngt ườ ươ 1; t2; ….; tn. thì v n t c trung bình
trên c quãng đ ng đ c tính theong ườ ượ
th c: VTB =
1 2
1 2
....
.....
n
n
s s s
t t t
+ + +
+ + +
Chú ý: V n t c trung bình kc v i trungnh c a các v n t c.
Bài toán 1: Hai b n Hoà nh b t đ u ch y thi trên m t quãng đ ng S. Bi t Hoà trên n a ườ ế
quãng đ ng đ u ch y v i v n t c không đ i vườ 1 trên n a quãng đ ng sau ch y v i v n t c ườ
không đ i v2(v2< v1). n nh thì trong n a th i gian đ u ch y v i v n t c v 1 và trong n a th i
gian sau ch y v i v n t c v 2 .
nh v n t c trung nh c a m i b n ?
Gi i:
Xét chuy n đ ng c a H A v1 M v2 B
Th i gian đi v1t1 = =
Th i gian đi v2 t2 = = . Th i gian t = t1+t2 = s( +)
v n t c trung bình v H = = (1)
Xét chuy n đ ng c a Bình A v1 M v2 B
s1 = v1t1 ; s2 = v2t2 mà t1= t2 = s = s1 + s2 => s= ( v1+v2) => t=
v n t c trung bình v B = =
Bài toán 2:
M t ng i đi trên quãng đ ng S chia thành n ch ng kng đ u nhau, chi u dài các ch ng đó l n ườ ườ
l t là Sượ 1, S2, S3,......Sn.
3
Tài li u b i d ng HSG – Môn V t lý 9 ưỡ
Th i gian ng i đó đi trên các ch ng đ ng t ng ng t ườ ườ ươ 1, t2 t3....tn . Tính v n t c trung nh
c a ng i đó trên toàn b qu ng đ ng S. Ch ng minh r ng:v n trung bình đó l n h n v n t c ườ ườ ơ
nh t và nh h n v n t c l n nh t. ơ
Gi i: V n t c trung bình c a ng i đó trên quãng đ ng S là: V ườ ườ tb=
tttt
ssss
n
n
++++
+++
....
.....
321
321
G i V1, V2 , V3 ....Vn là v n t c trên các ch ng đ ng t ng ng ta có: ườ ươ
;
1
1
1
t
s
v
=
;
2
2
2
t
s
v
=
;
3
3
3
t
s
v
=
.......
;
t
s
v
n
n
n
=
gi s V kl n nh t và V i là bé nh t ( n k >i 1)ta ph i ch ng minh V k > Vtb > Vi.Th t v y:
Vtb=
tttt
tvtvtvtv
n
nn
++++
+++
....
.....
321
332211
= vi
tttt
t
v
v
t
v
v
t
v
v
t
v
v
n
n
i
n
iii
++++
+++
....
.....
321
3
3
2
2
1
1
.Do
v
v
i
1
;
v
v
i
1
...
v
v
i
1
>1 nên
v
v
i
1
t1+
v
v
i
1
t2.+..
v
v
i
1
tn> t1 +t2+....tn Vi< Vtb (1)
T ng t ta có Vươ tb=
tttt
tvtvtvtv
n
nn
++++
+++
....
.....
321
332211
= vk.
tttt
t
v
v
t
v
v
t
v
v
t
v
v
n
n
k
n
kkk
++++
+++
....
.....
321
3
3
2
2
1
1
.Do
v
v
k
1
;
v
v
k
1
...
v
v
k
1
<1
nên
v
v
k
1
t1+
v
v
k
1
t2.+..
v
v
k
1
tn< t1 +t2+....tn Vk> Vtb (2) ĐPCM
Bài toán 3:
Tính v n t c trung bình c a ôtô trên c qu ng đ ng trong hai tr ng h p : ườ ườ
a, N a quãng đ ng đ u ôtô đi v i v n t c v ườ 1 , N a qng đ ng còn l i ôđi v i v n t c v ườ 2
b, N a th i gian đ u ôtô đi v i v n t c v 1 , N a th i gian sau ô đi v i v n t c v 2 .
Gi i: a, G i qu ng đ ng ôtô đã đi s . ườ
Th i gian đ ôtô đi h t n a qu ng đ ng đ u là : ế ườ
1
2
=
1
1
s
t
v
Th i gian đ ôtô đi h t n a qu ng đ ng còn l i là : ế ườ
1
2
=
1
1
s
t
v
V n t c trung bình c a ôtô trên c qu ng đ ng: ườ
2
1 1
2 2
= = =
+ +
+
1 2
tb
1 2 1
1 2
2v v
s s
v
t t v v
s s
v v
b,G i th i gian đi h t c qu ng đ ng t ế ườ
N a th i gian đ u ôtô đi đ c qu ng đ ng là : ượ ườ
1
2
=
1 1
s t.v
N a th i gian sau ôtô đi đ c qu ng đ ng : ượ ườ
1
2
=
2 2
s t.v
V n t c trung nh c a ôtô trên c qu ng đ ng là : ườ
1 1
2 2
+
+ +
= = =
1 2
1 2 1 2
tb
tv tv
s s v v
v
t t 2
C/ Các bài toán v chuy n đ ng tròn đ u .
Ph ng pp: ươ
+ ng d ng tính t ng đ i c a chuy n đ ng. ươ
4
Tài li u b i d ng HSG – Môn V t lý 9 ưỡ
+ S l n g p nhau gi a các v t đ c tính theo s vòng chuy n đ ng c a v t đ c coi ượ ượ
v t chuy n đ ng.
Bài toán 1: M t ng i đi b và m t v n đ ng viên đi xe đ p cùng kh i hành m t đ a đi m, và ườ
đi cùng chièu trên m t đ ng tròn chu vi C = 1800m. v n t c c a ng i đi xe đ p v ườ ườ 1= 22,5
km/h, c a ng i đi b v ườ 2 = 4,5 km/h. H i khi ng i đi b đi đ c m t vòng thì g p ng i đi ườ ượ ườ
xe đ p m y l n. Tính th i gian và đ a đi m g p nhau?
Gi i: Th i gian đ ng i đi b đi h t m t vòng là: t = 1,8/4,5 = 0,4 h ườ ế
Coi ng i đi b là đ ng yên so v i ng i đi xe đ p. V n t c c a ng i đi xe đ p so v i ng iườ ư ườ ườ
đi b là:
V = v1 – v2 = 22,5 – 4,5 = 18 km/h.
Quãng đ ng c a ng i đi xe đ p so v i ng i đi b là: S = Vt = 0,4. 18 = 7,2 km. ườ ườ ườ
S ng ng i đi xe đ p đi đ c so v i ng i đi b là: n = = 7,2/1,8 = 4 (vòng) ườ ượ ườ
V y ng i đi xe đ p g p ng i đi b 4 l n. ườ ườ
Khi đi h t 1 vòng so v i ng i đi b thì ng i đi xe đ p g p ng i đi b 1 l n cu i đo nế ườ ườ ườ
đ ng. ườ
Th i gian ng i đi xe đ p đi h t m t vòng so v i ng i đi b là: t ườ ế ườ = = 1,8/18 = 0,1 h
V y:
L n g p th nh t sau khi xu t pt m t th i gian là 0,1hch v trí đ u tiên 0,1.4,5 = 0,45 km
L n g p th hai sau khi xu t pt m t th i gian là 0,2hch v trí đ u tiên 0,2.4,5 =0, 9 km
L n g p th ba sau khi xu t phát m t th i gian là 0,3h ch v trí đ u tiên 0,3.4,5 = 1,35 km
L n g p th t sau khi xu t pt m t th i gian 0,4hch v trí đ u tiên 0,4.4,5 = 1,8 km ư
c kho ngch trên đ c tính theo h ng chuy n đ ng c a hai ng i. ượ ướ ườ
Bài toán 2: M t ng i ra đi vào bu i sáng, khi kim gi kim phút ch ng lên nhau trong ườ
kho ng gi a s 7 và 8. khi ng i y quay v nhà thì tr i đã ngã v chi u và nhìn th y kim gi , ườ
kim phút ng c chi u nhau. Nhìn h n ng i đó th y kim gi n m gi a s 1 2. Tính xemượ ơ ườ
ng i y đã v ng m t m y gi .ườ
Gi i: V n t c c a kim phút là 1 vòng/ gi . V n t c c a kim gi là 1 vòng/ 12 gi .
Coi kim gi đ ng yên so v i kim phút. V n t c c a kim phút so v i kim gi (1 ) =
ng/gi .
Th i gian đ kim gi kim phút g p nhau gi a hai l n liên ti p là: = (gi ) ế
Khi đó kim gi đi đ c 1 đo n so v i v trí g p tr c là: . = ng. ượ ướ
Khi đó kim pt đã đi đ c 1ng tính t s 12. nên th i gian t ng ng là (1 + ) gi .ượ ươ
Khi g p nhau gi a s 7 và s 8 thì kim pt đã đi đ c 7 vòng, nên th i đi m đó 7 + gi . ượ
T ng t . gi a 2 l n hai kim đ i nhau liên ti p cũng th i gian là gi .ươ ế
Ch n t i th i đi m 6h. kim phút và kim gi đ i nhau. T khi t i v trí kim gi n m gi a s 1
s 2. thì th i gian là 7 + gi .
Ch n m c th i gian 12h. thì khi hai kim đ i nhau kim gi n m gi a s 1 s 2 thì th i
đi m đó là (6 + 7 + ) gi .
V y th i gian ng i đó v ng n(13 + ) – (7+ ) = 6 gi . ườ
Bài toán 3: Chi u i c a m t đ ng đua nh tròn 300m. hai xe đ p ch y trên đ ng này ườ ườ
h ng t i g p nhau v i v n t c Vướ 1 = 9m/s V2 = 15m/s. y xác đ nh kho ng th i gian nh
nh t tính t th i đi m h g p nhau t i m t n i nào đó trên đ ng đua đ n th i đi m h l i g p ơ ườ ế
nhau t i chính n i đó ơ
Gi i: Th i gian đ m i xe ch y đ c 1 vòng là: t ượ 1= = (s) , t2 = = 20(s)
Gi s đi m g p nhau M. Đ g p t i M l n ti p theo thì xe 1 đã ch y đ c x vòng xe 2 ế ượ
ch y đ c y vòng. Vì chúng g p nhau t i M nên: xt ượ 1 = yt2 nên: =
X, y nguyên d ng. Nên ta ch n x, y nh nh t là x = 3, y = 5ươ
5