BÀI 9: CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU

Theo định nghĩa SGK Vật lí 10, chuyển động thẳng biến đổi đều là chuyển động thẳng có gia tốc không đổi theo thời gian ($a = \text{const}$).

Trong chuyển động thẳng nhanh dần đều, vận tốc tăng đều theo thời gian nên vectơ gia tốc luôn cùng hướng với vectơ vận tốc ($ \vec{a} \uparrow\uparrow \vec{v} $).

Trong chuyển động thẳng chậm dần đều, vectơ gia tốc ngược hướng vectơ vận tốc nên giá trị đại số của chúng luôn trái dấu nhau $\Rightarrow a \cdot v < 0$.

Phương trình vận tốc $ v = v_0 + at $ là hàm bậc nhất theo thời gian $ t $, do đó đồ thị $ v - t $ là một đoạn thẳng nghiêng dốc với hệ số góc bằng gia tốc $ a $.

Ý nghĩa hình học quan trọng: Trong đồ thị $ v - t $, diện tích hình phẳng giới hạn bởi đường đồ thị và trục thời gian có giá trị số học bằng độ dịch chuyển $ d $ của vật.

Hệ thức độc lập với thời gian: $ v^2 - v_0^2 = 2ad $. Hệ thức này áp dụng đúng cho cả chuyển động nhanh dần đều và chậm dần đều.

Từ phương trình $ v = 6 - 2t \Rightarrow v_0 = 6\text{ m/s} > 0 $ và gia tốc $ a = -2\text{ m/s}^2 < 0 $. Vì $ a \cdot v_0 = -12 < 0 $ và vận tốc dương trong khoảng $ 0 \le t < 3\text{ s} $ nên vật chuyển động thẳng chậm dần đều theo chiều dương.

Vì $ v_0 < 0 $ và $ a < 0 $ nên tích số $ a \cdot v_0 = (-a) \cdot (-v_0) > 0 $. Gia tốc và vận tốc cùng hướng dọc theo chiều âm của trục tọa độ nên vật chuyển động thẳng nhanh dần đều theo chiều âm.

Hệ thống phanh ABS ngăn hiện tượng khóa cứng (bó cứng) bánh xe khi phanh khẩn cấp, giữ cho bánh xe tiếp tục lăn với độ bám đường tối ưu và giúp người lái vẫn làm chủ vô lăng đánh lái tránh chướng ngại vật an toàn.

• a) Đúng: Định nghĩa chuẩn SGK Vật lí 10: Chuyển động thẳng biến đổi đều có gia tốc $ \vec{a} $ không đổi theo thời gian.
• b) Sai: Dấu của gia tốc phụ thuộc vào việc chọn chiều dương. Nếu vật chuyển động theo chiều âm ($ v < 0 $) mà nhanh dần đều thì gia tốc $ a < 0 $ (thỏa mãn $ a \cdot v > 0 $).
• c) Sai: Quãng đường $ s = |d| $ chỉ đúng khi vật chuyển động theo một chiều không đổi. Nếu vật chuyển động chậm dần dừng lại rồi đổi chiều thì quãng đường $ s > |d| $.
• d) Đúng: Hệ thức $ v^2 - v_0^2 = 2ad $ là công thức tổng quát suy ra từ định nghĩa gia tốc và biểu thức độ dịch chuyển, áp dụng đúng cho cả hai dạng chuyển động.

• a) Đúng: Trên đoạn $ AB $, vận tốc tăng đều từ $ 2\text{ m/s} $ lên $ 6\text{ m/s} > 0 $ và gia tốc $ a_1 = \frac{6 - 2}{4 - 2} = 2\text{ m/s}^2 > 0 \Rightarrow a_1 \cdot v > 0 $, vật chuyển động thẳng nhanh dần đều theo chiều dương.
• b) Đúng: Hệ số góc của đường biểu diễn trên hệ trục $ v - t $ chính bằng độ lớn và dấu của gia tốc chuyển động ($ a = \tan\theta $).
• c) Sai: Tại $ C $ ($ t = 6\text{ s} $), vận tốc tức thời bằng 0 nhưng độ dốc của đoạn $ BE $ không đổi ($ a = -3\text{ m/s}^2 \neq 0 $). Vật chỉ dừng lại tức thời rồi bắt đầu đổi chiều chuyển động.
• d) Đúng: Trên đoạn $ CE $, vận tốc mang giá trị âm ($ v < 0 $) và giảm tiếp từ 0 xuống $ -2\text{ m/s} $, gia tốc $ a = -3\text{ m/s}^2 < 0 \Rightarrow a \cdot v > 0 $. Vật đang chuyển động thẳng nhanh dần đều theo chiều âm.

Vì đoàn tàu bắt đầu rời ga nên $ v_0 = 0 $. Áp dụng công thức vận tốc: $ v = v_0 + a \cdot t = 0 + 0,5 \times 10 = \mathbf{5\text{ m/s}} $. Đáp số: 5.

Khi dừng lại $ v = 0 $, gia tốc $ a = -2\text{ m/s}^2 $.
Áp dụng công thức độc lập với thời gian: $ v^2 - v_0^2 = 2ad \implies 0 - 20^2 = 2 \times (-2) \times d \implies d = \frac{-400}{-4} = \mathbf{100\text{ m}} $. Vì chuyển động không đổi chiều nên quãng đường $ s = d = 100\text{ m} $. Đáp số: 100.

Xuất phát từ trạng thái nghỉ $ v_0 = 0 $. Áp dụng công thức vận tốc: $ v = v_0 + a \cdot t \implies 80 = 0 + 4 \times t \implies t = \frac{80}{4} = \mathbf{20\text{ s}} $. Đáp số: 20.