Phương pháp giải bài tập về chuyển động trên bề mặt chuyển động môn Vật Lý 8

Nếu A chuyển động so với bề mặt B và B lại chuyển động so với C thì A chuyển động với vận tốc nào so với C ? Tình huống cụ thể và thường gặp là canô chuyển động trên mặt nước ( và nước chảy với vận tốc nào đó so với bờ sông). Khi nước đứng yên, canô chuyển động với vận tốc v₁ so với bờ sông, khi nước chảy với vận tốc v₂  so với bờ sông thì vận tốc của canô so với bờ sẽ là:

+ v = v₁ + v₂ ( nếu canô chuyển động xuôi dòng)

+v = |v₁ – v₂| ( nếu canô chuyển động ngược dòng )

Phần này ta đang nói đến thay đổi vận tốc ở các hệ quy chiếu khác nhau.

Bây giờ ta xét một số bài toán.

Ví dụ 1: Một canô xuôi dòng từ A về B mất 4h và ngược dòng từ B về A mất 5h. Tính khoảng cách AB  biết vận tốc nước chảy là 3km/h.

Hướng dẫn

\(\frac{AB}{{{v}_{1}}+{{v}_{2}}}=4\Rightarrow \frac{{{v}_{1}}}{AB}+\frac{{{v}_{2}}}{AB}=\frac{1}{4}\)  (1)            

\(\frac{AB}{{{v}_{1}}-{{v}_{2}}}=5\Rightarrow \frac{{{v}_{1}}}{AB}-\frac{{{v}_{2}}}{AB}=\frac{1}{5}\)   (2)

Trong hai hệ thức trên ,v₁ là vận tốc của canô khi nước đứng yên, ta chưa biết vận tốc này nên cần triệt tiêu nó đi. Đây là cách làm thường xuyên của loại bài này!

Lấy (1) – (2) → \(\frac{2{{v}_{2}}}{AB}=\frac{1}{20}\)

Thay v₂ = 3km/h → AB = 120km.

Ví dụ 2: Một canô xuôi dòng từ A về B mất 3h và ngược dòng từ  B về A mất 6 giờ. Canô đi từ A về B mất bao lâu trong các trường hợp sau?

a) Nước không chảy.

b) Canô tắt máy trôi theo dòng nước.

Hướng dẫn

\(\frac{AB}{{{v}_{1}}+{{v}_{2}}}=3\Rightarrow \frac{{{v}_{1}}}{AB}+\frac{{{v}_{2}}}{AB}=\frac{1}{3}\)  (1)         

\(\frac{AB}{{{v}_{1}}-{{v}_{2}}}=6\Rightarrow \frac{{{v}_{1}}}{AB}-\frac{{{v}_{2}}}{AB}=\frac{1}{6}\)  (2)

Khi nước không chảy lấy (1) + (2) (triệt tiêu v₂)

→ 2v₁/AB = 1/2 →  AB/v₁ = 4 h.

Khi canô tắt máy, lấy (1) – (2) (triệt tiêu v₁)

→ 2v₂/AB = 1/6 → AB/v₂ = 1/12h.

Ví dụ 3: Một người chèo thuyền trên mặt nước yên lặng.Vì có gió nên thời gian đi từ bến A đến bến B là 1^h15’, thời gian từ bến B về bến A là 1^h 24’. Tính thời gian người đó chèo thuyền từ A về B nếu không có gió.                                          

Hướng dẫn

t₁ = 1h15’ = 5/4h       

t₂ = 1h24’ = 7/5h  

v₁ là vận tốc canô khi không có gió, v₂ là vận tốc của gió

AB/(v₁+v₂) = 5/4  hay  v₁/AB + v₂/AB = 4/5   (1)

AB/(v₁- v₂) = 7/5  hay  v₁/AB - v₂/AB = 5/7    (2)

→ AB/v₁ = 1,32h.

Ví dụ 4: Một canô xuôi dòng từ A về B rồi lại ngược dòng từ B về A . Hỏi nước chảy nhanh hay chảy chậm thì hành trình đi và về của canô mất ít thời gian hơn?

Hướng dẫn

Vì AB không đổi nên ta tính xem vận tốc trung bình trên cả lộ trình đi và về của canô phụ thuộc như thế nào vào vận tốc v₂  của nước.

Thời gian canô xuôi dòng t₁ = AB/(v₁+v₂)

 Thời gian canô ngược dòng t₂ = AB/(v₁ - v₂)

Thời gian đI và về là  t = t₁ + t₂ = 2.AB.v₁/(v₁²  - v₂²)

Vận tốc trung bình của canô trên lộ trình là v = 2AB/t = (v₁²  - v₂²)/v₁

Ta thấy v₂ càng lớn thì v càng nhỏ, nghĩa là nước chảy càng nhanh thì canô càng mất nhiều thời gian.

Ví dụ 5: Một thuyền và canô đi ngang qua nhau, thuyền trôi tự do theo dòng nước . So sánh thời gian canô vượt lên trước thuyền một đoạn S với thời gian canô tụt lại phía sau thuyền cũng một khoảng S đó.                                                                         

Hướng dẫn

Gọi v₁ là vận tốc của canô khi nước yên lặng,v₂ là vận tốc của nước ( cũng là vận tốc của thuyền)

Khi canô xuôi dòng( vượt lên) ,vận tốc của canô so với bờ là (v₁+v₂)

Vì canô chuyển động cùng chiều với thuyền nên vận tốc của canô so với thuyền là

 v_x = (v₁+v₂) – v₂ = v₁

Khi canô ngược  dòng( về phía sau thuyền) , vận tốc của canô so với bờ là       (v₁- v₂)

Vì canô chuyển động  ngược chiều với thuyền nên vận tốc của canô so với thuyền là

v_n = (v₁- v₂) + v₂ = v₁

v_x = v_n nên hai thời gian bằng nhau.

Như vậy, thời gian canô vượt qua hay tụt lại phía sau bè là bằng nhau. Đây là nhận xét quan trọng giúp ta giải nhanh các bài toán kiểu này.

Ví dụ 6: Một người bơi thuyền ngược dòng. Khi tới một cây cầu thì đánh rơi một can nhựa rỗng . Sau khi qua cầu 1h, người đó chèo thuyền quay lại và gặp can nhựa ở cách cầu 6km.Tính vận tốc của dòng nước.

Hướng dẫn  

Gọi v₁ là vận tốc của thuyền khi nước yên lặng,

v₂ là vận tốc của nước , t₁ = 1h.

Khoảng cách giữa thuyền và can nhựa khi thuyền bắt đầu quay lại  là

S = t(v₁ - v₂) + t.v₂ = t.v₁ = v_1.(km)

Thời gian để thuyền đuổi kịp can nhựa từ khoảng cách đó là

\({{t}^{,}}=\frac{S}{({{v}_{2}}+{{v}_{1}})-{{v}_{2}}}=\frac{S}{{{v}_{1}}}=\frac{{{v}_{1}}}{{{v}_{1}}}=1\) (h)

Tổng thời gian can nhựa đã trôi là t = t₁ + t’ = 2h nên vận tốc nước là

v₂ = S/t = 6/2 = 3km/h.

Ví dụ 7: Một canô chuyển động ngược dòng và gặp một bè gỗ trôi xuôi dòng. Sau khi gặp bè 1h, canô bị chết máy trôi  tự do theo dòng 30’ thì sửa máy xong và chạy xuôi dòng rồi gặp bè ở nơi cách vị trí gặp đầu tiên 7,5km. Tìm vận tốc nước.

Hướng dẫn

Thời gian bè trôi  giữa hai lần gặp canô là t  = 1 + 0,5 + 1 = 2,5h.

Trong thời gian đó , bè trôi được 7,5km nên vận tốc nước là  v = 7,5/2,5 = 3km/h.

Ví dụ 8: Canô đang chuyển động ngược dòng qua điểm A thì gặp  một bè gỗ trôi xuôi dòng . Canô đi tiếp 40’ thì bị hỏng máy nên trôi tự do mất 10’ để sửa máy. Sau khi sửa máy xong canô quay lại và gặp bè ở cách A một đoạn 4,5km. Tính vận tốc của nước.

Hướng dẫn

Lí luận như trên, thời gian canô đuổi kịp bè kể từ kúc bắt đầu quay lại là 40’ Tổng thời gian bè trôi là t = 90’ = 1,5h.

 Vận tốc nước là v = S/t = 4,5/1,5 = 3km/h.

Câu 1: Một hành khách đi từ tầng trên xuống ga hàng không bằng cầu thang di động mất 1 phút, nếu đi nhanh gấp đôi chỉ mất 45’’. Hỏi người đó đứng yên trên cầu thang thì thời gian xuống mất bao lâu? 

Câu 2: Một canô đi từ A về B rồi lại ngược từ B về A ,tổng thời gian hết 2h30’. Biết khoảng cách AB = 1km và vận tốc nước chảy là là 1km/h. Nếu nước không chảy thì thời gian canô từ A về B là bao nhiêu? 

Câu 3: Một thuyền đánh cá chuyển  động  ngược dòng nước đánh rơi một cái phao, sau 30 phút thuyền mới quay lại và tìm thấy phao ở cấch vị trí rơi 5km.Tìm vận tốc nước.  

Câu 4: Một ca nô xuôi dòng từ A về B mất 12 phút và ngược dòng về mất 15 phút.Tính vận tốc dòng nước biết hai bến A,B cách nhau 10km.   

Câu 5: Một canô xuôi dòng từ A về B trong thời gian 9 phút. Tính thời gian canô ngược dòng từ B về A, biết rằng nếu công suất mở máy tăng gấp đôi thì thời gian xuôi dòng là 4 phút 48 giây. 

Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Phương pháp giải bài tập về chuyển động trên bề mặt chuyển động môn Vật Lý 8 năm 2021-2022. Để xem thêm nhiều tư liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.