Giải bài tập Vật Lý 10 Cánh diều Bài 4: Chuyển động biến đổi

Để điều tra các vụ tai nạn giao thông đường bộ, có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, dựa trên cơ sở của nhiều ngành khoa học, đặc biệt là cơ sở vật lí.

Người ta thử nghiệm trên bề mặt đường với các loại ô tô khác nhau để tìm gia tốc của ô tô trong khoảng cách dừng lại (khoảng cách từ lúc bánh xe không quay mà chỉ trượt trên mặt đường đến khi dừng lại). Dựa vào các vết trượt mà bánh xe để lại trên đường, dùng các công thức mô tả chuyển động, có thể suy ra được người lái xe có đi qua tốc độ cho phép khi gây tai nạn không.

Họ đã dựa vào những công thức nào để suy ra được điều này?

Một chiếc ô tô có gia tốc trong khoảng cách dừng lại là −7,0m/s². Ước tính khoảng cáh dừng lại nếu lúc bắt đầu trượt ô tô này đang chạy ở tốc độ 108 km/h.

Tại hiện trường vụ tai nạn trên một con đường, cảnh sát phát hiện vết trượt kéo dài 50 m. Thử nghiệm trên mặt đường này cho thấy loại ô tô đó có gia tốc trong khoảng cách dừng lại là −6,5m/s². Biết tốc độ cho phép loại ô tô này chạy trên đường đó là 90 km/h. Ô tô này có chạy quá tốc độ cho phép không?

Dụng cụ: 

Bộ dụng cụ đo gia tốc rơi tự do gồm:

(1) Nam châm điện                   (2) Viên bi thép

(3) Cổng quang điện                 (4) Công tắc điều khiển

(5) Đồng hồ đo thời gian           (6) Giá

Tiến hành

Bước 1: Lắp các dụng cụ thành bộ như hình 4.7.

+ Đặt bi thép dính vào phía dưới nam châm

+ Nhấn công tắc cho bi thép rơi

+ Đọc số chỉ thời gian rơi trên đồng hồ

+ Lặp lại thao tác với các khoảng cách từ vị trí vật bắt đầu rơi đến cổng quang điện khác nhau.

Bước 2: Hãy so sánh kết quả tính bằng số liệu đo được trong thí nghiệm mà em đã tiến hành với kết quả tính bằng số liệu ở bảng 4.2

Bảng 4.2. Khoảng cách và thời gian rơi của vật

Bước 3: Tính gia tốc trung bình của vật rơi tự do và sai số cực đại trung bình của phép đo.

Áp dụng phương trình \(s = {v_o}t + \frac{1}{2}a{t^2}\) cho một vật có vận tốc ban đầu bằng không, rơi tự do với gia tốc g, ta được biểu thức gia tốc \(g = \frac{{2s}}{{{t^2}}}\)

Trong đó, t là trung bình cộng của ba thời gian rơi cho mỗi khoảng cách s.

Viết kết quả: \(g = \bar g \pm \Delta g\)

Đề xuất phương án và đo gia tốc rơi tự do với bộ dụng cụ: giá, bi thép, nam châm điện, 2 cổng quang điện, công tắc điều khiển, đồng hồ đo thời gian hiện số. Đánh giá sơ bộ nguyên nhân ảnh hưởng đến kết quả trong thí nghiệm.

Quãng đường rơi theo phương thẳng đứng và chuyển động theo phương nằm ngang của quả bóng thứ hai trên hình 4.8 được ghi ở bảng 4.3.

Sử dụng số liệu ở bảng 4.3 vẽ đồ thị với trục thẳng đứng là khoảng cách theo phương thẳng đứng, trục nằm ngang là khoảng cách theo phương nằm ngang. Chọn chiều dương hướng thẳng đứng xuống dưới và từ trái sang phải.

- Hình dạng đồ thị này giống hình dạng đồ thị nào đã học?

- Mô tả chuyển động của quả bóng này.