Vận tốc là gì? Công thức tính vận tốc

Cô Nguyễn Thanh Phương 05/06/2023

Mời các em theo dõi nội dung bài học về Vận tốc là gì? Công thức tính vận tốc do thầy cô trường THCS Bình Chánh biên soạn. Hy vọng sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em học tốt và hoàn thành tốt bài tập của mình.

Mục lục

Vận tốc là gì?

Vận tốc là một đại lượng vật lý mô tả mức độ nhanh chậm và chiều chuyển động của một vật thể trong không gian. Vận tốc được xác định dựa trên quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian nhất định.

Vận tốc được biểu diễn bởi đại lương vectơ – một đại lượng vật lý có hướng dưới dạng dấu mũi tên:

Bạn đang xem: Vận tốc là gì? Công thức tính vận tốc

Đầu mũi tên biểu thị chiều chuyển động của vật thể;
Độ dài mũi tên cho biết tốc độ nhanh hay chậm của chuyển động.

Đơn vị của vận tốc

Đơn vị của vận tốc phụ thuộc vào đơn vị của độ dài và đơn vị thời gian.
Đơn vị của vận tốc chính là đơn vị của tốc độ ( đều là đại lượng được biểu thị dạng số )
Trong SI, quãng đường được đo bằng mét ( m ) , thời gian được đo bằng giây ( s ) do vậy đơn vị vật lý của vận tốc sẽ là m / s. Ngoài ra, đơn vị vận tốc khác thường dùng và hợp pháp là km / h với mức quy đổi:

1 m / s = 3,6 km / h

1 km / h = 0,28 m / s

Do vậy khi giải quyết các bài toán về vận tốc, bạn cần xem các đơn vị thời gian, quãng đường đã thống nhất chưa, chẳng hạn quảng đường là km thì thời gian phải được biểu thị dưới dạng h khi đó mới có thể tính ra đơn vị của vận tốc là km / h. Nếu các đơn vị này chưa thống nhất với nhau thì cần đổi đơn vị trước khi thực hiện tính toán.

Độ lớn của vận tốc được đo bằng dụng cụ gọi là tốc kế (hay đồng hồ vận tốc). Tốc kế thường gắn trên xe ô tô, xe máy để đo vận tốc chuyển động của xe.

Lưu ý:

– Trong hàng hải, người ta không dùng đơn vị m / s hay km / h mà thường dùng “nút” làm đơn vị đo vận tốc và “hải lý” làm đơn vị đo quãng đường.

1 nút = 1 hải lý / h = 1,852 km / h = 0,514 m / s hay 2 m / s ~ 2 nút

– Trong thiên văn học do khoảng cách quá lớn không thể biểu thị dưới dạng các đơn vị truyền thống như m / s hay km / h, nên khi biểu thị giá trị của vận tốc, người ta dùng thuật ngữ “Vận tốc ánh sáng” với giá trị quy đổi là 300.000 km / s. Khi đó, tương ứng đơn vị của độ dài quãng đường sẽ được gọi là ” năm ánh sáng “.

” Năm ánh sáng ” là quãng đường ánh sáng truyền đi trong thời gian một năm.

1 năm ánh sáng = 9,4608 . 10 ^ 12 km ~ 10 ^ 16 m

Ví dụ: khoảng cách từ ngôi sao gần nhất đến Trái Đất là 4,3 năm ánh sáng (gần bằng 43 triệu tỉ mét ).

Công thức tính vận tốc

Công thức khái quát:

Trong đó:

v là giá trị vận tốc chuyển động của vật, đơn vị km / h hoặc m / s
s là quãng đường vật đi được, đơn vị km hoặc m
t là thời gian vật chuyển động, đơn vị h hoặc m

Ví dụ: Một xe ô tô đi một quãng đường dài 250 km trong vòng 5 giờ.

Khi đó, vận tốc của ô tô nếu ô tô chuyển động đều là : v = s / t = 250 / 5 = 50 ( km / h ).

Công thức tính vận tốcụ — Công thức tính vận tốc

Công thức tính quãng đường, thời gian

Từ công thức tính vận tốc, ta có thể tính toán 2 đại lượng còn lại là quãng đường và thời gian:

Công thức tính quãng đường khi biết vận tốc và thời gian: s = v . t
Công thức tính thời gian khi biết vận tốc và quãng đường:

Ví dụ: một xe ô tô đi một quãng đường dài 250 km với vận tốc 50 km / h không đổi.

Khi đó, thời gian ô tô di chuyển hết quãng đường là: t = 250 / 50 = 5 ( h ).

Một số công thức tính vận tốc đặc biệt

Công thức tính vận tốc trung bình

Người ta định nghĩa vận tốc trung bình là tỷ số giữa sựt hay đổi vị trí của vật trong khoảng thời gian đang xét và khoảng thời gian đó. Công thức tính giá trị vận tốc trung bình là:

Trong đó:

v ( tb ) là giá trị vận tốc trung bình.
r là vị trí lức sau, r0 là vị trí lúc đầu.
t là thời điểm cuối, t0 là thời điểm đầu.
( r – r0 ) là độ dịch chuyển của vật.

Đây là công thức biểu thị giá trị của vận tốc trung bình, nếu biểu thị chính xác bản chất của đại lượng vận tốc, ta cần thêm các dẫu mũi tên ( ký hiệu của vectơ ) trên mỗi đại lượng của v và r vì đây là các đại lượng có hướng. Cụ thể:

Vận tốc trung bình trên những khoảng thời gian khác nhau thì sẽ mang các giá trị khác nhau. Thêm nữa, cần phân biệt với tốc độ trung bình được định nghĩa là tổng quãng đường đi được chia cho khoảng thời gian xét

Trong đó:

v là tốc độ trung bình
s là tổng quãng đường đi được tỏng khoảng thời gian được xét
t là khoảng thời gian được xét
s1 , s2 , … , sn là những quãng đường thành phần đi được tương ứng với khoảng thời gian thành phần là t1 , t2 , … , tn

Công thức tính vận tốc tức thời

Vận tốc tức thời mô tả sự nhanh hay chậm và chiều chuyển động tại một thời điểm nào đó trên đường đi của vật. Nếu vận tốc trung bình cho ta cái nhìn tổng quát về vận tốc của vật trong một khoảng thời gian xác định và một quãng đường dài thì vận tốc tức thời biểu thị vận tốc cụ thể tại một thời điểm.

Để tính vận tốc tức thời tại một thời điểm, ta xét vận tốc trung bình trong khoảng thời gian vô cùng nhỏ tính từ thời điểm đó. Khái niệm giới hạn trong tính toán giải tích sẽ giúp bạn làm được điều này.

Phương trình toán học trên cho biết khi khoảng thời gian được xét tiến dần về 0 thì vận tốc trung bình tiến dần đến vận tốc tức thời tại điểm t0. Giới hạn này đồng nghĩa với đọa hàm của vị trí theo thời gian. Vận tốc tức thời sẽ được biểu thị dưới dạng công thức như sau:

Trong đó:

v là vec-tơ vận tốc tức thời
r là vec-tơ vị trí như một hàm số của thời gian
t là thời gian

Công thức tính vận tốc góc

Vận tốc góc của chuyển động quay của vật thể là đại lượng vec-tơ thể hiện mức độ thay đổi theo thời gian vị trí góc của vật và hướng của sự chuyển động này. Độ lớn của vận tốc góc sẽ bằng tốc độ góc và hướng của vec-tơ vận tốc góc, được xác định theo quy ước, ví dụ quy tắc bàn tay phải.

Công thức tính vận tốc góc :

Trong đó:

là tốc độ góc
là đạo hàm của góc quay mà vật chuyển động tạo ra sau thời gian ( t ).

Sự khác nhau của vận tốc và tốc độ

Nếu như vận tốc là một đại lượng được biểu thị dưới dạng vectơ có hướng, thì tốc độ là một đại lượng định lượng nhất định và không có hướng. Hay nói gọn hơn, vận tốc là đại lượng hữu hướng, phân biệt với tốc độ là một đại lượng vô hướng đơn thuần.

Theo khái niệm vận tốc có thể hiểu, độ dài của vectơ vận tốc cho biết tốc độ nhanh hay chậm của chuyển động. Như vậy, tốc độ chỉ là giá trị bằng số của vận tốc, là độ lớn của vectơ vận tốc.

Ví dụ: một xe máy di chuyển với vận tốc không đổi là 40 km / h trên một đường tròn. Khi đi hết một đường tròn thì tốc độ của nó vẫn là 40 km / h do được duy trì không đổi, và đây chính là giá trị của vận tốc mà xe máy chuyển động. Nhưng vận tốc của xe máy sẽ là 0 vì khi biểu diễn dưới dạng vectơ, điểm đầu và điểm cuối của vectơ trùng nhau ( xe máy quay trở lại vị trí ban đầu khi đi hết một vòng tròn ). Tưởng tượng đơn giản khi đi vectơ vận tốc sẽ là 1 dấu chấm, và do đó vectơ = 0.

Bài tập tự luận

Bài 1: Nhà vô địch Olympic Athene chạy 100m hết 9,86s và một người đi xe đạp với vận tốc 15 km/h; hỏi người nào có vận tốc lớn hơn?

Tóm tắt:

Nhà vô địch Olympic Athene: s₁= 100 m, t₁ = 9,86 s.

Người đi xe đạp: v₂ = 15 km/h.

So sánh v₁ và v₂?

Giải:

Vận tốc của nhà vô địch Olympic Athene là:

Vận tốc của người đi xe đạp: v₂ = 15 km/h =15.0,28 m/s = 4,2 (m/s).

So sánh: v₁ > v₂.

Vậy nhà vô địch Olympic Athene có vận tốc lớn hơn người đi xe đạp.

Bài 2: Bạn Minh đi bộ đến trường với vận tốc 5 km/h. Tìm độ dài quãng đường từ nhà Minh đến trường, biết Minh đi từ nhà đến trường hết 12 phút.

Tóm tắt:

v = 5 km/h

t = 12 phút

s = ?

Giải:

Đổi:

Độ dài quãng đường từ nhà Minh đến trường là:

Vậy độ dài quãng đường từ nhà Minh đến trường là 1 km.

Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Dụng cụ để xác định sự nhanh chậm của chuyển động của một vật gọi là

A. vôn kế

B. nhiệt kế

C. tốc kế

D. ampe kế

Lời giải:

Tốc kế là dụng cụ để xác định tốc độ tức là sự nhanh chậm của chuyển động của một vật

⇒ Đáp án C

Bài 2: Độ lớn của vận tốc có thể cung cấp cho ta thông tin gì về chuyển động của vật?

A. Cho biết hướng chuyển động của vật.

B. Cho biết vật chuyển động theo quỹ đạo nào.

C. Cho biết vật chuyển động nhanh hay chậm.

D. Cho biết nguyên nhân vì sao vật lại chuyển động được.

Lời giải:

Độ lớn của vận tốc cho ta biết vật chuyển động nhanh hay chậm

⇒ Đáp án C

Bài 3: Chuyển động của phân tử hiđro ở 0^oC có vận tốc 1692 m/s, của vệ tinh nhân tạo của Trái Đất có vận tốc 28800 km/h. Hỏi chuyển động nào nhanh hơn?

A. Chuyển động của phân tử hiđro nhanh hơn.

B. Chuyển động của vệ tinh nhân tạo của Trái Đất nhanh hơn.

C. Hai chuyển động bằng nhau.

D. Tất cả đều sai.

Lời giải:

V_H = 1692 m/s

⇒ V_H < V_D

⇒ Chuyển động của vệ tinh nhân tạo nhanh hơn

⇒ Đáp án B

Bài 4: Đơn vị của vận tốc phụ thuộc vào

A. đơn vị chiều dài

B. đơn vị thời gian

C. đơn vị chiều dài và đơn vị thời gian.

D. các yếu tố khác.

Lời giải:

Đơn vị của vận tốc phụ thuộc vào đơn vị chiều dài và đơn vị thời gian

⇒ Đáp án C

Bài 5: Trái Đất quay quanh Mặt Trời một vòng trong thời gian một năm (trung bình là 365 ngày). Biết vận tốc quay của Trái Đất bằng 108000 km/h. Lấy π ≈ 3,14 thì giá trị trung bình bán kính quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời là:

A. 145 000 000 km

B. 150 000 000 km

C. 150 649 682 km

D. 149 300 000 km

Lời giải:

Trong một năm Trái Đất quay: s = v.t = 365.24.108000 = 946080000 km

Bán kính Trái Đất:

⇒ Đáp án C

Bài 6: Trong đêm tối từ lúc thấy tia chớp lóe sáng đến khi nghe thấy tiếng bom nổ khoảng 15 giây. Hỏi chỗ bom nổ cách người quan sát bao xa? Biết vận tốc truyền âm trong không khí bằng 340 m/s.

A. 5100 m

B. 5000 m

C. 5200 m

D. 5300 m

Lời giải:

Bom nổ cách người quan sát: s = v.t = 340.15 = 5100 m

⇒ Đáp án A

Bài 7: Một máy bay bay với vận tốc 800 km/h từ Hà Nội đến Thành phố Hồ Chí Minh. Nếu đường bay Hà Nội – Hồ Chí Minh dài 1400 km thì máy bay phải bay trong bao nhiêu lâu?

A. 1 giờ 20 phút

B. 1 giờ 30 phút

C. 1 giờ 45 phút

D. 2 giờ

Lời giải:

= 1,75 giờ = 1 giờ 45 phút

⇒ Đáp án C

Bài 8: Một người đi xe máy xuất phát tại A lúc 7 giờ 20 phút và đến B lúc 8 giờ 5 phút. Tính vận tốc của người đó theo km/h và m/s. Biết quãng đường từ A đến B là 24,3 km.

Lời giải:

Thời gian người đó đi từ A đến B là:

t = 8h5’ – 7h20’ = 45’ = 2700s

Quãng đường từ A đến B dài: s = 24,3 km = 24300 m

Vận tốc của người đó:

Bài 9: Lúc 8 giờ một người đi xe đạp khởi hành từ A về B với vận tốc 5 m/s. Lúc 10 giờ một người đi xe máy cũng đi từ A về B với vận tốc 36 km/h. Hỏi hai người gặp nhau lúc mấy giờ? Nơi gặp nhau cách A bao nhiêu km?

Lời giải:

– Gọi t là thời gian của người đi xe đạp kể từ khi xuất phát cho đến khi gặp nhau.

– Thời gian của người đi xe máy kể từ khi xuất phát cho đến khi gặp nhau là t -1.

Quãng đường người đi xe đạp đi được:

s_Đ = v_Đ.t = 5.3,6.t = 18t (1)

Quãng đường người đi xe máy đi được:

s_M = v_M.t = 36.(t – 1) = 36t – 36 (2)

– Khi gặp nhau thì: s_Đ = s_M (3)

– Từ (1), (2) và (3) ta có: 18t = 36t – 36 ⇒ t = 2 giờ

Vậy sau 9 + 2 = 11 giờ hai người gặp nhau.

Nơi gặp nhau: s_Đ = 18.2 = 36 (km)

Bài 10: Một người đến ga tàu thì bị chậm mất 30 phút sau khi tàu đã rời khỏi nhà ga A. Để được đi tàu, người đó bèn đi taxi đuổi theo để kịp lên tàu ở nhà ga B kế tiếp. Khi đi được 3/4 quãng đường từ A đến B thì taxi đuổi kịp tàu. Hỏi người này phải đợi tàu ở nhà ga B trong bao lâu? Coi taxi và tàu chuyển động với vận tốc không đổi theo thời gian.

Lời giải:

– Gọi G là địa điểm taxi đuổi kịp tàu

– Gọi t là thời gian xe taxi đi từ A đến khi gặp nhau tại G và vì taxi và tàu chuyển động với vận tốc không đổi theo thời gian

⇒ thời gian xe taxi và tàu đi từ G đến B là:

– Vì chậm mất 30 phút = 1/2 giờ nên thời gian tàu đi từ nhà ga A đến G và từ G đến B lần lượt là:

Vậy thời gian người đó phải đợi tại nhà ga B là:

***

Trên đây là nội dung bài học Vận tốc là gì? Công thức tính vận tốc do thầy cô trường THCS Bình Chánh biên soạn và tổng hợp. Hy vọng sẽ giúp các em hiểu rõ nội dung bài học và từ đó hoàn thành tốt bài tập của mình. Đồng thời luôn đạt điểm cao trong các bài thi bài kiểm tra sắp tới. Chúc các em học tập thật tốt.

Đăng bởi THCS Bình Chánh trong chuyên mục Học tập