Viết phương trình của chuyển động thẳng đều
A: KIẾN THỨC CẦN NHỚ
- Lập phương trình chuyển động
- Chọn trục tọa độ, gốc tọa độ, gốc thời gian, chiều dương của trục tọa độ. Đồng thời vẽ hình biểu diễn các vecto vận tốc:
- Viết phương trình chuyển động
Nếu \[{{t}_{0}}=0\Rightarrow x={{x}_{0}}+vt\]
Nếu \[{{t}_{0}}\ne 0\Rightarrow x={{x}_{0}}+v[t-{{t}_{0}}]\]
Chú ý: nếu vật chuyển động cùng chiều dương thì vận tốc có giá trị dương, nếu vận tốc chuyển động ngược chiều dương thì vận tốc có giá trị âm.
- Xác định thời điểm hai xe gặp nhau
Cho x1 = x2 sẽ tìm được thời điểm hai xe gặp nhau. Thế t vào x1 hoặc x2 để xác định được vị trí hai xe gặp nhau.
B: BÀI TẬP
Bài 1: Trên đường thẳng AB, cùng một lúc xe 1 khởi hành từ A đến B với v = 40km/h. Xe thứ 2 từ B đi cùng chiều với v = 30km/h. Biết AB cách nhau 20km. Lập phương trình chuyển động của mỗi xe với cùng hệ quy chiếu.
Hướng dẫn
Chọn gốc toạ độ tại A, gốc thời gian lúc 2 xe xuất phát.
Chiều dương cùng chiều với chiều chuyển động với hai xe.
xA = x0 + vA.t = 40t ; xB = x0 + vB.t = 20 + 30t.
Bài 2: Lúc 7 giờ, một người ở A chuyển động thẳng đều với v = 36km/h đuổi theo người ở B đang chuyển động với v = 5m/s. Biết AB = 18km. Viết phương trình chuyển động của 2 người. Lúc mấy giờ và ở đâu 2 người đuổi kịp nhau.
Hướng dẫn
Chọn gốc toạ độ tại A, gốc thời gian lúc 7 giờ.
Ptcđ có dạng: xA = 36t ; xB = x0 + vB.t = 18 + 18t
Khi hai xe gặp nhau: x1 = x2
$\Rightarrow $t = 1h. $\Rightarrow $xA = xB = 36km
Vậy hai xe gặp nhau cách góc toạ độ 36km và vào lúc 8 giờ
Bài 3: Lúc 6 giờ sáng, một người đi xe máy khởi hành từ A chuyển động với vận tốc không đổi 36km/h để đuổi theo một người đi xe đạp chuyển động với v = 5m/s đã đi được 12km kể từ A. Hai người gặp nhau lúc mấy giờ.
Hướng dẫn
Chọn gốc toạ độ tại vị trí A, gốc thời gian lúc xe máy chuyển động.
Ptcđ có dạng: xm = 36t xĐ = 12 + 18t
Khi hai xe đuổi kịp nhau: xm = xĐ
$\Rightarrow $t = 2/3 phút $\Rightarrow $ Hai xe gặp nhau lúc 6 giờ 40 phút
Bài 4: Hai ôtô xuất phát cùng một lúc, xe 1 xuất phát từ A chạy về B, xe 2 xuất phát từ B cùng chiều xe 1, AB = 20km. Vận tốc xe 1 là 50km/h, xe B là 30km/h. Hỏi sau bao lâu xe 1 gặp xe 2.
Hướng dẫn
Chọn gốc toạ độ tại vị trí tại A, gốc thời gian lúc 2 xe xuất phát.
Ptcđ có dạng: x1 = 50t x2 = 20 + 30t
Khi hai xe đuổi kịp nhau: x1 = x2
$\Rightarrow $t = 1h
Bài 5: Lúc 6 giờ sáng, một người đi xe máy khởi hành từ A chuyển động với v = 36km/h đi về B. Cùng lúc một người đi xe đạp chuyển động với vkđ xuất phát từ B đến A. Khoảng cách AB = 108km. Hai người gặp nhau lúc 8 giờ. Tìm vận tốc của xe đạp.
Hướng dẫn
Gốc thời gian lúc 2 xe xuất phát, gốc toạ độ tại A.
Hai xe xuất phát từ lúc 6giờ và gặp nhau lúc 8 giờ $\Rightarrow $t = 2h
Ptcđ có dạng: xm = 36t = 72 xĐ = 108 - 2v2
Khi hai xe đuổi kịp nhau: xm = xĐ
$\Rightarrow $v2 = 18km/h
Bài 6: Lúc 7 giờ sáng một ôtô khởi hành từ A chuyển động với vkđ = 54km/h để đuổi theo một người đi xe đạp chuyển động với vkđ = 5,5 m/s đã đi được cách 18km. Hỏi 2 xe đuổi kịp nhau lúc mấy giờ.
Hướng dẫn
Chọn gốc toạ độ ở vị trí A, gốc thời gian lúc ôtô xuất phát.
Chọn gốc thời gian lúc 7 giờ.
Ptcđ có dạng: x1 = 54t x2 = 18 + 19,8.t
Khi 2 xe duổi kịp nhau: x1 = x2
$\Leftrightarrow $54t = 18 + 19,8.t
$\Rightarrow $ t = 0,52 h = 31phút
Vậy hai xe gặp nhau lúc 7 giờ 31 phút.
Bài 7: Lúc 5 giờ hai xe ôtô xuất phát đồng thời từ 2 địa điểm A và B cách nhau 240km và chuyển động ngược chiều nhau. Hai xe gặp nhau lúc 7 giờ. Biết vận tốc xe xuất phát từ A là 15m/s. Chọn trục Ox trùng với AB, gốc toạ độ tại A.
a/ Tính vận tốc của xe B.
b/ Lập phương trình chuyển động của 2 xe.
c/ Xác định toạ độ lúc 2 xe gặp nhau.
Hướng dẫn
a/ Quãng đường xe A đi: S1 = v1.t =108km
Do hai xe ch/động ngược chiều $\Rightarrow $S2 = 132 km là quãng đường xe ở B đi.
$\Rightarrow $v2 = $\frac{{{S}_{2}}}{t}$= 66km/h
b/ ptcđ có dạng:
x1 = 54t ; x2 = 240 – 66t
c/ Khi hai xe gặp nhau: x1 = 54.4 = 108km
Bài 8: Lúc 8 giờ sáng, xe 1 khởi hành từ A chuyển động thẳng đều về B với v = 10m/s. Nửa giờ sau, xe 2 chuyển động thẳng đều từ B đến A và gặp nhau lúc 9 giờ 30 phút. Biết AB = 72km.
a/ Tìm vận tốc của xe 2.
b/ Lúc 2 xe cách nhau 13,5km là mấy giờ.
Hướng dẫn
a/ chạn gốc toạ độ tại A, gốc thời gian lúc xe 1 khởi hành.
x1 = 36t ; x2 = 72 – v2 [ t – 0,5 ]
Khi hai xe gặp nhau t = 1,5 giờ
x1 = x2
$\Leftrightarrow $36t = 72 – v2 [ t – 0,5 ] $\Rightarrow $v2 = 18km/h
b/ Khi hai xe cách nhau 13,5km
x2 – x1 = 13,5 $\Rightarrow $t = 1,25h tức là lúc 9h25’
x1 – x2 = 13,5 $\Rightarrow $t = 1,75h tức là lúc 9h45’
Bài 9: Lúc 8 giờ sáng, một ôtô khởi hành từ A đến B với vkđ = 40km/h. Ở thời điểm đó 1 xe đạp khời hành từ B đến A với v2 = 5m/s. Coi AB là thẳng và dài 95km.
a/ Tìm thời điểm 2 xe gặp nhau.
b/ Nơi gặp nhau cách A bao nhiêu km.
Hướng dẫn
a/ Chọn gốc toạ độ tại A, chiều dương từ A đến B.
Gốc thời gian lúc 8h.
Ptcđ có dạng: x1 = 40t ; x2 = 95 – 18t
Khi hai xe gặp nhau: x1 = x2$\Rightarrow $t = 1,64h = 1h38’
Thời điểm gặp nhau là 9h38’ và cách A: x1 = 40.1,64 = 65,6km
Bài 10: Một xe khách chạy với v = 95km/h phía sau một xe tải đang chạy với v = 75km/h. Nếu xe khách cách xe tải 110m thì sau bao lâu nó sẽ bắt kịp xe tải? Khi đó xe tải phải chạy một quãng đường bao xa.
Hướng dẫn
Chọn gốc toạ độ tại vị trí xe khách chạy
Ptcđ có dạng: x1 = 95t ; x2 = 0,11 + 75t
Khi hai xe gặp nhau: x 1 = x2
$\Rightarrow $ t = 5,5.10-3
S2 = v2.t = 0,4125km
Bài 11: Lúc 14h, một ôtô khởi hành từ Huế đến Đà Nẵng với vkđ = 50km/h. Cùng lúc đó, xe tải đi từ Đà Nẵng đến Huế với vkđ = 60km/h, biết khoảng cách từ Huế đến Đà Nẵng là 110km. Hai xe gặp nhau lúc mấy giờ?
Hướng dẫn
Chọn gốc toạ độ tại Huế, gốc thời gian lúc 14h.
Ptcđ: x1 = 50t
x2 = 110 – 60t
Khi hai xe gặp nhau: x1 = x2 $\Rightarrow $t = 1h
Vậy hai xe gặp nhau lúc 15 giờ
Bài 12: Hai ôtô cùng lúc khởi hành ngược chiều từ 2 điểm A, B cách nhau 120km. Xe chạy từ A với v = 60km/h, xe chạy từ B với v = 40km/h.
a/ Lập phương trình chuyển động của 2 xe, chọn gốc thời gian lúc 2 xe khởi hành, gốc toạ độ A, chiều dương từ A đến B.
b/ Xác định thời điểm và vị trí 2 xe gặp nhau.
c/ Tìm khoảng cách giữa 2 xe sau khi khởi hành được 1 giờ.
d/ Nếu xe đi từ A khởi hành trễ hơn xe đi từ B nửa giờ, thì sau bao lâu chúng gặp nhau.
Hướng dẫn
a/ ptcđ có dạng: x1 = 60t ; x2 = 120 – 40t
b/ Khi hai xe gặp nhau: x1 = x2 $\Rightarrow t=1,2h$
Toạ độ khi gặp nhau: x1 = 60. 1,2 = 72km
c/ Khi khởi hành được 1 giờ
x1 = 60km ; x2 = 80km
$\Delta x=\left| {{x}_{1}}-{{x}_{2}} \right|=20km$
d/ Nếu xe A xuất phát trễ hơn nửa giờ. Ptcđ: x1 = 60 [t – 0,5 ]; x2 = 120 – 40t
Khi hai xe gặp nhau: x1 = x2 $\Rightarrow $t = 1,5h
Bài 13: Một vật xuất phát từ A chuyển động đều về B cách A 630m với v = 13m/s. Cùng lúc đó, một vật khác chuyển động đều từ B đến A. Sau 35 giây 2 vật gặp nhau. Tính vận tốc của vật thứ 2 và vị trí 2 vật gặp nhau.
Hướng dẫn
Chọn gốc toạ độ tại vị trí A, chiều dương là chiều chuyển động từ A đến B.
Ptcđ có dạng:
x1 = 13.t = 455m x2 = 630 – 35v2
Khi hai xe gặp nhau: x1 = x2
$\Leftrightarrow $455 = 630 – 35v2 $\Rightarrow $ v2 = 5m/s
Vị trí hai vật gặp nhau cách A 455m
Bài 14: Hai vật xuất phát từ A và B cách nhau 340m, chuyển động cùng chiều hướng từ A đến B. Vật từ A có v1, vật từ B có v2 = ½ v1. Biết rằng sau 136 giây thì 2 vật gặp nhau. Tính vận tốc mỗi vật.
Hướng dẫn
Chọn gốc toạ độ tại A
x1 = v1t = 136v1
x2 = 340 + 68v1
Khi hai vật gặp nhau: x1 = x2 $\Rightarrow $v1 = 5m/s v2 = 2,5m/s
Bài 15: Xe máy đi từ A đến B mất 4 giờ, xe thứ 2 đi từ B đến A mất 3 giờ. Nếu 2 xe khởi hành cùng một lúc từ A và B để đến gần nhau thì sau 1,5 giờ 2 xe cách nhau 15km. Hỏi quãng đường AB dài bao nhiêu.
Hướng dẫn
Vận tốc xe A, B
vA = ¼ S vB = $\frac{S}{3}$ $\Rightarrow $ vA = ¾ vB
Chọn gốc toạ độ tại vị trí A, gốc thời gian lúc 2 xe xuất phát.
Ptcđ có dạng: x1 = ¾ vB.t ; x2 = 3.vB – vB.t
Sau 1,5 giờ:
x = $\left| {{x}_{1}}-{{x}_{2}} \right|$= 15m $\Rightarrow $vB = 40km/h $\Rightarrow $S = 3.vB = 120km