Vận tốc là một đại lượng được nhắc đến phổ biến trong kiến thức Vật lý cũng như trong đời sống thực tiễn. Vậy vận tốc là gì và được kí hiệu như thế nào? Công thức tính vận tốc cơ bản và nâng cao? Hãy để bài viết dưới đây giúp bạn nắm rõ hơn những kiến thức căn bản và các dạng bài tập tính vận tốc trong các kỳ thi. Cùng Bamboo School chúng mình tìm hiểu ngay nhé!
Vận tốc là gì?
Trong Vật lý, vận tốc chính là quãng đường mà một vật đi được trong một đơn vị thời gian nhất định. Thông qua vận tốc, chúng ta có thể xác định được tốc độ di chuyển nhanh hay chậm của chuyển động, nhờ vào việc tính độ dài của quãng đường đi được trong một khoảng thời gian bất kỳ.
Đơn vị và kí hiệu vận tốc
Vận tốc được quy ước kí hiệu bằng chữ v. Đơn vị đo của vận tốc khá đa dạng, vì nó tùy thuộc vào đơn vị đo độ dài và thời gian. Tuy nhiên, đa số các trường hợp, người ta thường sử dụng các đơn vị sau đây để đo vận tốc: km/h, m/s.
Trong đó:
- 1 m/s = 18/5 km/h = 3,6 km/h
- 1 km/h = 5/18 m/s = 0.277777778 m/s
Công thức tính vận tốc
Công thức tính vận tốc bất kỳ được quy định như sau:
v = S/t
Trong đó:
- v là vận tốc của một vật, đơn vị là km/h hoặc m/s
- S là quãng đường vật di chuyển, đơn vị là km hoặc m
- t là thời gian mà vật đi hết quãng đường đó, đơn vị là h hoặc s (giờ hoặc giây)
Các công thức tính vận tốc nâng cao
Từ công thức tính vận tốc đã nêu ở trên, tùy theo từng trường hợp, từng dạng đề cụ thể mà ta sẽ áp dụng các công thức tính vận tốc nâng cao để cho ra kết quả chính xác nhất.
Cách tính vận tốc tương đối
Để tính vận tốc tương đối, ta sẽ xem xét chuyển động của vật trong hai hệ quy chiếu khác nhau. Ở đây, ta sẽ ví dụ bằng hình ảnh một chiếc thuyền chạy trên sông.
Gọi xOy là hệ quy chiếu khi vật đứng yên. x’O’y’ là hệ quy chiếu khi vật chuyển động.
Lúc này, thuyền được kí hiệu là số 1 (tương ứng với một vật đang chuyển động), nước được kí hiệu là số 2 (tương ứng với hệ quy chiếu chuyển động), bờ được kí hiệu là số 3 (tương ứng với hệ quy chiếu đứng yên).
v1,3 là vận tốc của thuyền đối với bờ, còn được gọi là vận tốc tuyệt đối. v1,2 là vận tốc của thuyền đối với nước, được gọi là vận tốc tương đối. v2,3 là vận tốc của nước đối với bờ, được gọi là vận tốc kéo theo.
Ta có công thức sau đây: v1,3→ = v1,2→ + v2,3→
Cách tính vận tốc dòng nước
Công thức tính vận tốc dòng nước được áp dụng theo các trường hợp cụ thể dưới đây:
- Nếu vật chuyển động xuôi theo dòng nước thì: Vận tốc xuôi dòng = vận tốc của vật + vận tốc dòng nước
- Nếu vật chuyển động ngược dòng thì: Vận tốc ngược dòng = vận tốc của vật – vận tốc dòng nước
- Vận tốc dòng nước = (vận tốc xuôi dòng – vận tốc ngược dòng)/2
Cách tính vận tốc tức thời
Công thức tính vận tốc tức thời được quy ước như sau:
vtt = dr/dt
Trong đó:
- vtt là vận tốc tức thời của vật
- r là quãng đường vật di chuyển được trong một đơn vị thời gian
- t là thời gian vật đi được quãng đường bất kỳ
Cách tính vận tốc quãng đường thời gian
Từ công thức tính vận tốc ban đầu, ta có thể suy ra được công thức tính quãng đường và thời gian mà vật di chuyển hết quãng đường đó:
S = v.t
t = S/v
(Đơn vị đo của v là m/s hoặc km/h, của S là m hoặc km, của t là s hoặc h).
Cách tính vận tốc trung bình
Vận tốc trung bình được tính bằng công thức dưới đây:
vtb = S/Δt
Trong đó:
- vtb là vận tốc trung bình của vật
- S là tổng quãng đường mà vật di chuyển được
- Δt là thời gian chuyển động của vật. Δt = t2 – t1
Bài tập vận dụng có đáp án
Dưới đây là một số dạng bài tập vận dụng về vận tốc kèm đáp án, lời giải chi tiết. Mời các bạn cùng tham khảo.
Bài tập 1: Trong các phát biểu dưới đây, phát biểu nào là sai?
A. Vận tốc được tính bằng công thức v = S/t
B. Vận tốc là quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian
C. Đơn vị của vận tốc là s
D. Đơn vị của vận tốc là m/s
Đáp án: C
Bài tập 2: 1 m/s bằng bao nhiêu km/h?
A. 3,6 km/h
B. 36 km/h
C. 7,2 km/h
D. 72 km/h
Đáp án: A
Bài tập 3: Độ lớn của vận tốc có thể cung cấp cho ta thông tin gì về chuyển động của vật?
A. Cho biết hướng chuyển động của vật.
B. Cho biết vật chuyển động theo quỹ đạo nào.
C. Cho biết vật chuyển động nhanh hay chậm.
D. Cho biết nguyên nhân vì sao vật lại chuyển động được.
Đáp án: C
Bài tập 4: Lúc 8 giờ, một người đi xe đạp khởi hành từ A về B với vận tốc 5 m/s. Lúc 10 giờ một người đi xe máy từ A về B với vận tốc 36 km/h. Hai người này gặp nhau lúc mấy giờ? Nơi gặp nhau cách A bao nhiêu km?
Đáp án:
Gọi t là thời gian của người đi xe đạp kể từ khi xuất phát cho đến khi gặp nhau.
Gọi thời gian của người đi xe máy kể từ khi xuất phát cho đến khi gặp nhau là t -1.
Quãng đường đi được của người đi xe đạp là:
sĐ = vĐ.t = 5.3,6.t = 18t (1)
Quãng đường đi được của người đi xe máy là:
sM = vM.t = 36.(t – 1) = 36t – 36 (2)
Khi hai người gặp nhau thì sĐ = sM (3)
Từ (1), (2), (3) suy ra: 18t = 36t – 36 => t = 2 giờ
Vậy sau khoảng thời gian 9 + 2 = 11 giờ thì hai người gặp nhau.
Nơi gặp nhau cách A số km là: sĐ = 18.2 = 36 (km).
Bài tập 5: Một người đi xe máy xuất phát tại A vào lúc 7 giờ 20 phút và đến B lúc 8 giờ 5 phút. Quãng đường từ A đến B là 24,3 km. Tính vận tốc của người đó theo km/h và m/s.
Đáp án:
Thời gian người đi xe máy đi từ A đến B là:
t = 8 giờ 5 phút – 7 giờ 20 phút = 45 phút = 2700 giây
Quãng đường từ A đến B là 24,3 km = 24300 m
Vận tốc của người đi xe máy là:
v = S/t = 24300/2700 = 9 (m/s) = 32,4 km/h
Bài tập 6: Trong đêm tối, từ lúc nhìn thấy tia chớp lóe sáng cho đến khi nghe thấy tiếng bom nổ khoảng 15 giây. Vận tốc truyền âm trong không khí là 340 m/s. Hỏi khoảng cách giữa chỗ bom nổ và người quan sát là bao nhiêu?
Đáp án:
Khoảng cách giữa chỗ bom nổ và người quan sát là:
S = v.t = 340.15 = 5100 (m)
Bài tập 7: Trên cùng một quãng đường dài 21 km, ô tô đi hết 24 phút còn xe máy đi hết 36 phút. Vận tốc của xe nào lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu km?
Đáp án:
24 phút = 0,4 giờ. 36 phút = 0,6 giờ
Vận tốc của ô tô là:
v = S/t = 21/0,4 = 52,5 (km/h)
Vận tốc của xe máy là:
v = S/t = 21/0,6 = 35 (km/h)
Vì 52,5 km/h > 35 km/h nên vận tốc của ô tô lớn hơn xe máy.
Hiệu hai vận tốc là:
52,5 – 35 = 17,5 (km/h)
Bài tập 8: Quãng đường AB gồm một đoạn lên dốc dài 15,3 km và một 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 và xuống dốc.
b) Vận tốc trung bình của ô tô trên cả quãng đường AB.
Đáp án:
54 phút = 0,9 giờ. 36 phút = 0,6 giờ
a) Vận tốc của ô tô khi lên dốc là:
v = S/t = 15,3/0,9 = 17 (km/h)
Vận tốc của ô tô khi xuống dốc là:
v = S/t = 24/0,6 = 40 (km/h)
b) Thời gian ô tô đi quãng đường AB là:
t = 0,9 + 0,6 = 1,5 (h)
Độ dài quãng đường AB là:
S = 15,3 + 24 = 39,3 (km)
Vận tốc trung bình của ô tô trên cả quãng đường AB là:
v = S/t = 39,3/1,5 = 26,2 (km/h)
Xem thêm:
- Cách Tính Mét Vuông (m2) Chính Xác, Đơn Giản Nhất
- Điện trở là gì? Tính chất và công thức tính điện trở đầy đủ và chi tiết
- Áp suất là gì? Đơn vị và công thức tính áp suất
Hy vọng bài viết trên đã giúp bạn nắm được các công thức tính vận tốc, cũng như biết cách áp dụng công thức vào nhiều dạng bài tập khác nhau. Chúc các bạn gặt hái được kết quả cao trong những kỳ thi sắp tới!
