Lý thuyết Chuyển động trên dòng nước lớp 5 chi tiết

1. Lý thuyết Chuyển động trên dòng nước lớp 5 chi tiết:

Trong lý thuyết vật lý dành cho học sinh lớp 5, chúng ta tìm hiểu về chuyển động của các vật trên dòng nước và ảnh hưởng của dòng nước đối với sự vận động của chúng.

– Tương tác vật – dòng nước:

Khi một vật thực hiện chuyển động trong nước, môi trường nước xung quanh sẽ tương tác và ảnh hưởng đến sự vận động của nó. Nếu vật chuyển động ngược chiều với dòng nước, lực cản từ dòng nước sẽ đóng vai trò quan trọng. Lực cản này tạo ra một trở kháng, làm tăng năng lượng cần thiết để di chuyển và thậm chí có thể làm giảm vận tốc của vật.

Ngược lại, khi vật chuyển động xuôi dòng, nó có thể tận dụng vận tốc của dòng nước để tăng thêm vận tốc của chính mình. Điều này giống như việc lướt trên sóng biển hoặc sử dụng dòng nước để tạo sức đẩy. Sự kết hợp giữa vận tốc tự nhiên của dòng nước và vận tốc của vật tạo ra một tổng vận tốc lớn hơn, giúp vật di chuyển nhanh chóng và tiết kiệm năng lượng.

– Công thức quan trọng:

Vận tốc xuôi dòng = vận tốc thực của vật + vận tốc dòng nước.

Vận tốc ngược dòng = vận tốc thực của vật – vận tốc dòng nước.

Vận tốc thực của vật = (vận tốc xuôi dòng + vận tốc ngược dòng) ÷ 2.

Vận tốc dòng nước = (vận tốc xuôi dòng – vận tốc ngược dòng) ÷ 2.

Vận tốc xuôi dòng – vận tốc ngược dòng = vận tốc dòng nước × 2.

– Đơn vị và đo lường:

Vận tốc thực của một vật được đo bằng đơn vị đường kính của quả cầu, tức là vận tốc của vật khi nước yên lặng, không có tác động nào từ các yếu tố bên ngoài. Đây là một khái niệm cơ bản trong vật lý, giúp hiểu vận động của các vật trên mặt đất hoặc trong không gian.

– Mối liên hệ giữa vận tốc và thời gian:

Trên cùng một quãng đường, vận tốc và thời gian di chuyển của vật có mối quan hệ tỉ lệ nghịch. Điều này có nghĩa là nếu vận tốc tăng lên, thời gian cần để di chuyển qua một quãng đường cố định sẽ giảm đi. Ngược lại, nếu vận tốc giảm, thời gian di chuyển sẽ tăng lên. Mối liên hệ này thể hiện sự tương quan chặt chẽ giữa hai đại lượng này trong quá trình vận động của các vật.

Ví dụ thực tế:

Giả sử vận tốc ca nô khi nước lặng là 25 km/giờ và vận tốc dòng nước là 3 km/giờ. Chúng ta có thể tính toán vận tốc khi ca nô đi xuôi và ngược dòng:

a) Vận tốc xuôi dòng = 25 + 3 = 28 km/giờ. b) Vận tốc ngược dòng = 25 – 3 = 22 km/giờ.

Thông qua ví dụ này, chúng ta có thể hiểu rõ hơn cách áp dụng các công thức và khái niệm trong lý thuyết chuyển động trên dòng nước.

2. Các dạng bài tập Chuyển động trên dòng nước:

Dạng 1: Tính vận tốc xuôi dòng, vận tốc ngược dòng, vận tốc thực hoặc vận tốc dòng nước.

Phương pháp giải: Áp dụng các công thức đã cho ở bên trên.

Dạng 2: Tính thời gian đi xuôi dòng hoặc thời gian đi ngược dòng.

Phương pháp giải: Áp dụng các công thức:

Thời gian xuôi dòng = quãng đường : vận tốc xuôi dòng;

Thời gian ngược dòng dòng = quãng đường : vận tốc ngược dòng.

Dạng 3: Tính độ dài quãng đường.

Phương pháp giải: Áp dụng các công thức:

Quãng đường = vận tốc xuôi dòng x thời gian xuôi dòng;

Quãng đường = vận tốc ngược dòng x thời gian ngược dòng.

3. Bài tập vận dụng về chuyển động trên mặt nước:

Bài 1: Một con thuyền có vận tốc khi nước lặng là 7,5km / giờ. Vận tốc dòng nước là 2,5km/ giờ. Quãng đường sông từ A đến B dài 15km. Hỏi:

a) Thuyền đi xuôi dòng từ A đến B hết bao nhiêu thời gian?

b) Thuyền đi ngược dòng từ B đến A hết bao nhiêu thời gian?

Lời giải

a) Vận tốc của thuyền khi đi xuôi dòng là:

7,5 + 2,5 = 10 (km/giờ)

Thời gian thuyền đi xuôi dòng là:

15 : 10 = 1,5 (giờ)

b) Vận tốc của thuyền khi đi ngược dòng là:

7,5 – 2,5 = 5 (km/giờ)

Thời gian thuyền đi ngược dòng là:

15 : 5 = 3 (giờ)

Đáp số: a) 1,5 giờ

             b) 3 giờ

Bài 2: Hai bến sông A và B cách nhau 32km. Cùng một lúc thuyền thứ nhất đi xuôi dòng từ A đến B và thuyền thứ hai đi từ B đến A. Hỏi sau bao lâu hai thuyền sẽ gặp nhau, biết rằng vận tốc của hai thuyền khi nước yên lặng bằng 16km/ giờ và vận tốc dòng nước là 2km/ giờ?

Lời giải:

Vận tốc của thuyền thứ nhất là:

16 + 2 = 18 (km)

Vận tốc của thuyền thứ hai là:

16 – 2 = 14 (km)

Sau mỗi giờ, hai thuyền đi được quãng đường là:

18 + 14 = 32 (km)

Thời gian đi để hai thuyền gặp nhau là:

32 : 32 = 1 (giờ)

Đáp số: 1 giờ

Bài 3: Hai bến A và B cách nhau 40km. Một chiếc thuyền đi xuôi dòng từ bến A đến bến B hết 2 giờ. Hỏi vận tốc của chiếc thuyền khi nước yên lặng là bao nhiêu, biết rằng vận tốc của dòng nước là 2km/ giờ.

Lời giải

Vận tốc của thuyền khi đi xuôi dòng là:

40 : 2 = 20 (km/ giờ)

Vận tốc của thuyền khi nước yên lặng là:

20 – 2 = 18 (km/ giờ)

Đáp số: 18 km/ giờ

Bài 4: Lúc 6 giờ sáng một chuyến tàu thuỷ chở khách xuôi dòng từ A đến B nghỉ lại 2 giờ để trả và đón khách rồi lại ngược dòng về đến A lúc 3 giờ 20 phút chiều cùng ngày. Hãy tính khoảng cách giữa hai bến A và B, biết rằng thời gian xuôi dòng nhanh hơn thời gian ngược dòng 40 phút và vận tốc của dòng nước là 50m/phút.

Lời giải:

Tổng thời gian xuôi dòng và ngược dòng (không tính thời gian nghỉ là):

15 giờ 20 phút – 6 giờ – 2 giờ = 7 giờ 20 phút

Đổi 7 giờ 20 phút = 22/3 giờ; 40 phút = 2/3 giờ

Thời gian ngược dòng của tàu thủy là:  (giờ)

Thời gian xuôi dòng của tàu thủy là: (giờ)

Trung bình mỗi giờ, tàu thủy ngược dòng được là quãng đường AB)

Trung bình mỗi giờ, tàu thủy xuôi dòng được là: (quãng đường AB)

Trung bình mỗi giờ, đám bèo trôi được: (quãng đường AB)

Thời gian đám bèo trôi là: (giờ)

Đổi 40 giờ = 2400 phút

Khoảng cách giữa hai bến A và B là: 50 x 2400 = 120000 (m)

Đổi 120000m = 120km

Đáp số: 120km

Bài 5: Một ca nô đi xuôi dòng từ A đến B hết 32 phút và ngược dòng từ B về A hết 48 phút. Hỏi một cụm bèo trôi từ A về B hết bao lâu?

Phân tích 1

+ Trên cùng một quãng đường thì vận tốc và thời gian là hai đại lượng tỉ lệ nghịch.

+ Thời gian bèo trôi từ A đến B chính là thời gian dòng nước chảy từ A đến B

+ Vận tốc xuôi dòng – vận tốc ngược dòng

= Vận tốc ca nô + vận tốc dòng nước – vận tốc ca nô + vận tốc dòng nước

= 2 lần vận tốc dòng nước

Cách giải 1+ Tỉ số thời gian ca nô xuôi dòng và ngược dòng là:

+ Trên cùng quãng đường AB nên vận tốc và thời gian là hai đại lượng tỉ lệ nghịch với nhau, nên ta có tỉ số giữa vận tốc xuôi dòng và ngược dòng là: 3/2

Ta có sơ đồ sau:

Nhìn vào sơ đồ ta có: Vxuôi = 3 x 2Vnước = 6 x Vnước

Vì trên cùng một quãng đường thời gian tỉ lệ nghịch với vận tốc

Nên thời gian cụm bèo trôi = 6 x thời gian xuôi dòng = 6 x 32phút = 192 phút

Đáp số: 192 phút

Lời giải:

Tỉ số thời gian ca nô xuôi dòng và ca nô ngược dòng là:

32 : 48 = 2/3

Tỉ số giữa vận tốc xuôi dòng và vận tốc ngược dòng của ca nô là:

1 : 2/3 = 3/2

Thời gian cụm bèo trôi là:

32 x 6 = 192 (phút)

Đáp số: 192 phút

Phân tích 2:

+ Ta đi tìm trung bình mỗi giờ ca nô đi xuôi dòng được số phần của quãng sông AB là bao nhiêu.

+ Trung bình mỗi giờ ca nô đi ngược dòng được số phần của quãng sông AB là bao nhiêu.

+ Tính trung bình mỗi giờ cụm bèo trôi được bao nhiêu phần của quãng sông AB

Lời giải:

Trung bình mỗi giờ ca nô xuôi dòng được là:

1 : 32 = 1/32 ( Quãng sông AB)

Trung bình mỗi giờ ca nô đi ngược dòng được là:

1 : 48 = 1/48 ( Quãng sông AB)

Vì hiệu vận tốc xuôi dòng và ngược dòng bằng hai lần vận tốc dòng nước, nên mỗi giờ cụm bèo trôi được là:

( Quãng sông AB)

Thời gian cụm bèo trôi từ A đến B là:

1 : 1/192 = 192 (phút)

Đáp số: 192 phút