Lý thuyết Vật lí 10 Bài 9: Chuyển động thẳng biến đổi đều

Chuyển động thẳng biến đổi đều là chuyển động thẳng trong đó vận tốc tức thời tăng đều hoặc giảm đều theo thời gian.

• Chuyển động thẳng nhanh dần đều: Vận tốc có độ lớn tăng đều theo thời gian. Vectơ gia tốc cùng chiều với vectơ vận tốc ($a \cdot v > 0$).
• Chuyển động thẳng chậm dần đều: Vận tốc có độ lớn giảm đều theo thời gian. Vectơ gia tốc ngược chiều với vectơ vận tốc ($a \cdot v < 0$).

Đặc điểm cốt lõi: Gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều là một hằng số không đổi:

1. Công thức vận tốc tức thời

Chọn gốc thời gian $t_0 = 0$, tại đó vật có vận tốc ban đầu $v_0$. Vận tốc tức thời $v$ tại thời điểm $t$ được xác định bởi:

2. Đồ thị vận tốc – thời gian ($v - t$)

Vì $v$ phụ thuộc bậc nhất vào $t$, đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa $v$ và $t$ là một đường thẳng xiên góc:

• Độ dốc của đường biểu diễn $v - t$ chính là gia tốc $a$: $$a = \frac{\Delta v}{\Delta t} = \tan\alpha$$
• Nếu đồ thị dốc lên ($a > 0$): Chuyển động nhanh dần đều (với $v > 0$).
• Nếu đồ thị dốc xuống ($a < 0$): Chuyển động chậm dần đều (với $v > 0$).

1. Ý nghĩa hình học của đồ thị $v - t$ (Tính độ dịch chuyển qua diện tích)

Trong đồ thị $v - t$, độ dịch chuyển $d$ của vật trong khoảng thời gian từ 0 đến $t$ bằng đúng diện tích hình thang giới hạn bởi đường biểu diễn $v(t)$, trục thời gian $Ot$ và hai đường thẳng đứng tại 0 và $t$:

Thay $v = v_0 + at$ vào hệ thức trên, ta thu được công thức tính độ dịch chuyển:

Nếu vật chuyển động thẳng không đổi chiều thì quãng đường $s = d = v_0 t + \frac{1}{2}at^2$.

2. Công thức liên hệ gia tốc, vận tốc và độ dịch chuyển (Hệ thức độc lập thời gian)

Khử biến số thời gian $t = \frac{v - v_0}{a}$ thế vào công thức độ dịch chuyển, ta thu được phương trình độc lập với thời gian: