Kiến thức môn Vật lý trong chương trình đại cương, vận tốc là kiến thức cơ bản. Nhờ vào vận tốc, ta biết được tốc độ nhanh hoặc chậm hay chuyển hướng của chuyển động. Vậy vận tốc là gì? Công thức cách tính vận tốc? Đơn vị của vận tốc?
Mục lục bài viết
1. Vận tốc là gì?
Vận tốc của một vận là tốc độ thay đổi vị trí của nó đối với hệ quy chiếu và là một hàm của thời gian. Vận tốc ở đây được hiểu là vận tốc dài hay vận tốc tuyến tính nó được phân biệt với vận tốc góc. Vận tốc tương đương với đặc điểm kỹ thuật về tốc độ và hướng chuyển động của một đối tượng. Vận tốc là khái niệm cơ bản trong động học, một nhánh của cơ học cổ điển mô tả chuyển động của các vật thể.
– Vận tốc là tốc độ thay đổi vị trí của một vật trong một hệ quy chiếu nhất định, phụ thuộc vào một hàm thời gian. Nói một cách dễ hiểu hơn thì vận tốc là quãng đường vật đi được trong một đơn vị thời gian. Đây là đại lượng nhằm thể hiện mức độ nhanh chậm cũng như chiều của chuyển động. Đơn vị của vận tốc phụ thuộc vào đơn vị của quãng đường và thời gian đang xét.
– Vận tốc với tốc độ là hai khái niệm rất khác biệt. Nếu vận tốc là vecto có hướng thì tốc độ là đại lượng vô hướng. Tốc độ là độ lớn của vận tốc.
2. Công thức tính vận tốc:
2.1. Công thức tính vận tốc:
Công thức tính vận tốc: V= S/t
Trong đó:
s: là độ dài quãng đường vật đi được
t: là khoảng thời gian vật đi hết quãng đường đó
v: là vận tốc của vật
2.2. Công thức tính vận tốc trung bình:
Công thức tính vận tốc trung bình:
vtb = s / t
Trong đó: s là quãng đường đi được,
t là thời gian để đi hết quãng đường đó.
Lưu ý: Chuyển động không đều là loại chuyển động rất hay thường gặp hằng ngày của các vật. Trong chuyển động không đều, vận tốc thay đổi theo thời gian. Chẳng hạn ô tô, xe máy chuyển động trên đường, vận tốc liên tục thay đổi thể hiện ở số chỉ tốc kế.
2.3. Công thức tính vận tốc góc:
Vận tốc góc chuyển động quay của vật thể được gọi là đại lượng vectơ nó thể hiện mức độ thay đổi theo thời gian vị trí góc của một vật và hướng của sự chuyển động này. Độ lớn vận tốc góc bằng với tốc độ góc và hướng vectơ vận tốc góc và được xác định quy tắc bàn tay phải.
Công thức tính vận tốc góc: ω=dθ/dt.
Trong đó, ω là kỳ hiệu véc tơ vận tốc góc.
2.4. Công thức tính vận tốc tức thời:
Vận tốc tức thời là đại lượng mô tả sự nhanh hoặc chậm và chiều chuyển động tại một thời điểm nào đó trên đường di chuyển của vật. Nếu vận tốc trung bình cho biết được cái nhìn tổng quát về vận tốc vật trong một khoảng thời gian xác định thì vận tốc tức thời sẽ giúp đánh giá cụ thể tại một thời điểm.
Để tính vận tốc tức thời tại một thời điểm ta có thể dựa theo vận tốc trung bình trong khoảng thời gian vô cùng nhỏ được tính từ thời điểm đó.
Công thức toán học trên cho ta xác định khi khoảng thời gian được xét tiến dần đến 0 thì vận tốc trung bình dần tiến đến vận tốc tức thời tại thời điểm t0. Giới hạn này sẽ đồng nghĩa đạo hàm của vị trí theo thời gian. Công thức xác định vận tốc tức thời như sau:
2.5. Công thức tính vận tốc dòng nước:
Chú ý: Trong trường hợp vật chuyển động ngược dòng ta sẽ có thêm lực cản dòng nước. Ngược lại khi chuyển động xuôi dòng có thêm vận tốc dòng nước. + Các công thức cần nhớ như sau:
Công thức tính vận tốc ngược chiều
– Vận tốc xuôi dòng = Vận tốc thực vật + Vận tốc dòng nước
– Vận tốc ngược dòng = Vận tốc thực vật – Vận tốc dòng nước
Như vậy tùy theo yêu cầu từng bài, ta sẽ có công thức tính vận tốc dòng nước khác nhau phụ thuộc vào chiều chuyển động của vật. Trong đó,
– Vận tốc thực vật: Vận tốc khi dòng nước yên lặng
– Trên cùng một quãng đường ta sẽ luôn có thời gian và vận tốc là hai đại lượng có tỉ lệ nghịch.
2.6. Công thức tính vận tốc gió trong đường ống
Việc tính toán vận tốc gió trong đường ống rất quan trọng khi lắp đặt thông gió của kho lạnh hay các thiết bị điều hòa một cách phù hợp nhất. Bởi lẽ đây là yếu tố tác động trực tiếp tới vùng gió thổi ra từ bất kỳ một vị trí nào trong phòng.
Trong trường hợp vận tốc gió lớn hơn sẽ khiến cường độ trao đổi nhiệt ẩm tăng mạnh. Khi đó người dùng sẽ cảm thấy mát hơn, da khô hơn trong cùng điều kiện về độ ẩm và nhiệt độ.
Nếu như nhiệt độ không khí thấp, vận tốc gió của đường ống quá lớn sẽ gây cảnh giác lạnh. Vậy nên, tiêu chuẩn tính vận tốc gió trong đường ống sẽ phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ gió, độ ẩm, cường độ lao động và cả trạng thái sức khỏe con người…
2.7. Công thức tính vận tốc truyền âm
Chúng ta sẽ áp dụng công thức tính vận tốc quãng đường thời gian. Cụ thể như sau: v = S/t . Trong đó:
v: Vận tốc truyền âm, đơn vị m/s
s: Quãng đường truyền âm, đơn vị m
t: Thời gian truyền âm.
3. Đơn vị tính vận tốc:
Đơn vị đo vận tốc là đại lượng dùng để đo, tính toán trong nhiều những lĩnh vực khác nhau như toán học, vật lí, hóa học hoặc áp dụng trong đời sống hằng ngày. Vận tốc là quãng đường đi trong một đơn vị thời gian, độ lớn vận tốc cho biết sự nhanh, chậm của chuyển động và được tính bằng độ dài quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian.
– Đơn vị đo lường vận tốc phụ thuộc vào đơn vị quãng đường và thời gian đang xét. Đơn vị đo vận tốc km/h là tốc độ thường sử dụng cho các loại phương tiện như xe máy, ô tô, xe đạp, tàu lửa,.. Đây là đơn vị đo tốc độ phổ biến nhất. Ở Việt Nam, đơn vị này còn có tên gọi khác là cây số trên giờ.
– Đơn vị hải lý xác định tốc độ trên biển. Hải lý là đơn vị đo khoảng cách trên biển, nó được sử dụng để đo tốc độ các loại tàu thuyền, tàu ngầm và các phương tiện hàng hải khác.
– Đơn vị dặm là đơn vị đo khoảng cách phổ biến ở các nước như Anh, Mỹ nó có khoảng cách bằng 1,609344km và được ký hiệu là mph.
– Đơn vị km/s là đơn vị dùng cho các phương tiện có tốc độ cao như vũ khí tên lửa, máy bay siêu thanh,… Đơn vị m/s là một trong những đại lượng thuộc hệ đo lường quốc tế và nó được sử dụng phổ biến trong thực tế và ứng dụng trong khoa học, phim ảnh.
– Ngoài ra, trong hàng hải, người ta còn dùng “nút” làm đơn vị đo vận tốc. Nút là vận tốc của một chuyển động đi được trong 1 hải lý. Biết độ dài của 1 hải lý là 1,852 km. Vận tốc của ánh sáng là 300 000km/s trong vũ trụ, khoảng cách giữa các thiên thể rất lớn, vì vật trong thiên văn người ta hay biểu thị những khoảng cách đó là năm ánh sáng. Năm ánh sáng là quãng đường ánh sáng truyền đi trong thời gian một năm.
4. Sự khác nhau của vận tốc và tốc độ:
Tốc độ chỉ biểu thị tốc độ của một vật đang chuyển động, trong khi vận tốc mô tả cả tốc độ và hướng mà vật thể đang chuyển động. Nếu một chiếc ô tô được cho là đi với vận tốc 60 km/h, tốc độ của nó đã được xác định. Tuy nhiên, nếu cho rằng chiếc xe đang chuyển động với vận tốc 60 km/h về phía bắc, vận tốc của nó hiện đã được xác định.
Sự khác biệt lớn có thể được nhận thấy khi xem xét chuyển động quanh một vòng tròn. Khi một vật chuyển động theo đường tròn và quay trở lại điểm xuất phát, vận tốc trung bình của nó bằng 0, nhưng tốc độ trung bình của nó được tìm thấy bằng cách chia chu vi của vòng tròn cho thời gian cần thiết để chuyển động quanh vòng tròn. Điều này là do vận tốc trung bình được tính bằng cách chỉ xem xét độ dịch chuyển giữa điểm đầu và điểm cuối, trong khi tốc độ trung bình chỉ xem xét tổng quãng đường đã đi.
5. Bài tập về vận tốc:
Câu 1:
Quãng đường AB dài 135 km. Ô tô đi từ A đến B hết 2 giờ 30 phút.
Tính vận tốc của ô tô, biết dọc đường ô tô nghỉ 15 phút.
Câu 2:
Một ô tô khỏi hành từ A lúc 7 giờ 30 phút và đến B lúc 10 giờ 15 phút. Tính vận tốc của ô tô, biết quãng đường AB dài 154 km.
Câu 3:
Cùng trên một quãng đường 24 km, ô tô đi hết 24 phút còn lại còn xe máy đi hết 36 phút. Hỏi vận tốc xe nào lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu km/h?
Câu 4:
Một ô tô đi từ A lúc 12 giờ 15 phút và đến B lúc 17 giờ 35 phút. Dọc đường ô tô nghỉ trong 1 giờ 5 phút . Hãy tính vận tốc của ô tô, biết quãng đường AB dài 170 km.
Câu 5:
Một người đi từ nhà ra tỉnh. Lúc đầu người đó phải đi bộ một đoạn đường núi dài 15km, sau đó đi xe đò hết 2 giờ 30 phút thì tới nơi. Tính vận tốc của xe đò, biết quãng đường người đó đi từ nhà tới tỉnh dài 105 km.
Câu 6:
Quãng đường AB gồm một đoạn lên dốc dài 15,3 km và đoạn xuống dốc dài 24 km. Một ô tô đi lên dốc hết 54 phút và đi xuống dốc hết 36 phút. Tính:
a) Vận tốc của ôt ô khi lên dốc, khi xuống dốc.
b) Vận tốc trung bình của ô tô trên cả quãng đường AB.
Câu 7:
Trên cùng quãng đường 21km, ô tô đi hết 24 phút còn xe máy đi hết 36 phút. Hỏi vận tốc xe nào lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu ki-lô-mét?
Câu 8:
Hà đi học lúc 6 giờ 45 phút và dự định đến trường lúc 7 giờ 30 phút. Hôm nay đi khỏi nhà được 600m thì Hà phải quay về lấy 1 quyển vở để quên nên khi đến trường thi đúng 7 giờ 45 phút.
Vậy vận tốc của Hà là bao nhiêu km/giờ, biết vận tốc của Hà là không đổi.
