Bài 2.15 trang 10 SBT Vật lí 10

Đề bài

Một xe máy xuất phát từ A lúc \(6\) giờ và chạy với vận tốc \(40 km/h\) để đi đến B. Một ô tô xuất phát từ B lúc \(8\) giờ và chạy với vận tốc \(80 km/h\) theo cùng chiều với xe máy. Coi chuyển động của xe máy và ô tô là thẳng đều. Khoảng cách giữa A và B là \(20 km\). Chọn A làm mốc, chọn thời điểm \(6\) giờ làm mốc thời gian và chọn chiều từ A đến B làm chiều dương.

a) Viết công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động của xe máy và ô tô.

b) Vẽ đồ thị toạ độ - thời gian của xe máy và ô tô trên cùng một hệ trục x và t.

c) Căn cứ vào đồ thị vẽ được, hãy xác định vị trí và thời điểm ô tô đuổi kịp xe máy.

d) Kiểm tra lại kết quả tìm được bằng cách giải các phương trinh chuyển động của xe máy và ô tô.

Lời giải chi tiết

a.

Chọn A làm mốc, chọn thời điểm \(6\) giờ làm mốc thời gian và chọn chiều từ A đến B làm chiều dương.

Công thức tính quãng đường đi được và phương trình chuyển động:

- Của xe máy xuất phát lúc 6 giờ:

+ Phương trình quãng đường: \(s_1=v_1t = 40t\);

+ Phương trình tọa độ: \(x_1=s_1= 40t\) (với \(x_0=0\))

- Của ô tô xuất phát lúc 8 giờ : 

+ Phương trình quãng đường: \(s_2=v_2(t – 2) = 80(t – 2)\) với \(t ≥ 2\);

+ Phương trình tọa độ: \(x_2=x_{02}+s_2=20 + 80(t – 2)\)

b. Đồ thị tọa độ của xe máy (đường I) và ô tô (đường II) được vẽ ở trên hình 

c. Trên đồ thị như ở hình vẽ:

Vị trí và thời điểm ô tô đuổi kịp xe máy được biểu diễn bởi giao điểm M có tọa độ 

\(x_M=140 km\); \(t_M= 3,5 h\)

d. Kiểm tra lại kết quả thu được nhờ đồ thị bằng cách giải phương trình: 

\(x_1=x_2\)

\(\Leftrightarrow 40t = 20 + 80(t – 2) \to t = 3,5 h\)

Vậy ô tô đuổi kịp xe máy sau \(3,5 h\)

Thời điểm ô tô đuổi kịp xe máy là lúc: \(6 h + 3,5 h = 9,5 h\)

Vị trí ô tô đuổi kịp xe máy là \(x_M= 40.3,5 = 140 km\)