Vận tốc là đại lượng vật lý mà chúng ta đã được học trong chương trình Vật lý lớp 8. Cùng Palada.vn tổng kết các kiến thức về khái niệm vận tốc, công tính tính vận tốc, quãng đường qua bài viết sau.
Tóm tắt
Khái niệm vận tốc là gì?
Vận tốc là đại lượng vật lý mô tả mức độ nhanh chậm và chiều chuyển động của một vật thể nào đó trong không gian. Vận tốc được xác định dựa vào quãng đường đi được trong một khoảng thời gian nhất định.
Vận tốc được biểu diễn bởi đại lượng vectơ. Đây là một đại lượng vật lý có hướng dưới dạng dấu mũi tên:
- Đầu mũi tên thể hiện chiều chuyển động của vật thể
- Độ dài mũi tên thể hiện tốc độ nhanh chậm của chuyển động.
Đơn vị của vận tốc là gì?
- Đơn vị của vận tốc còn phụ thuộc vào đơn vị của độ dài và đơn vị thời gian.
- Đơn vị của vận tốc chính là đơn vị của tốc độ (đều được biểu thị dạng số)
- Trong SI, quãng đường đo bằng mét (m), thời gian tính bằng giây (s). Vì thế, đơn vị của vận tốc sẽ là m/s. Ngoài ra, đơn vị vận tốc khác cùng thường được sử dụng là km/h với mức quy đổi:
1 m/s = 3,6 km/h
1 km/h = 0,28 m/s
Công thức tính vận tốc
Công thức tính vận tốc khái quát
Công thức tính vận tốc khái quát như sau:
Trong đó:
- v là vận tốc chuyển động của vật, đơn vị km/h hoặc m/s
- s là quãng đường vật di chuyển, đơn vị km hoặc m
- t là thời gian vật di chuyển, đơn vị h hoặc m
Ví dụ: Một xe ô tô đi một quãng đường dài 200km trong vòng 5 giờ.
Khi đó, vận tốc của ô tô nếu ô tô chuyển động đều là : v=s/t = 200/5 = 40 (km/h).
Công thức tính vận tốc trung bình
Người ta định nghĩa, vận tốc trung bình là tỉ số giữa sự thay đổi vị trí của vật trong một khoảng thời gian đang xét và khoảng thời gian đó. Công thức tính vận tốc trung bình là:
Trong đó:
- v (tb) là vận tốc trung bình.
- r là vị trí lúc sau, r0 là vị trí lúc đầu.
- t là thời điểm cuối, t0 là thời điểm đầu.
- (r – r0) là độ dịch chuyển của vật.
Đây là công thức tính giá trị của vận tốc trung bình, nếu biểu thị chính xác bản chất của đại lượng vận tốc, bạn cần thêm các dấu mũi tên (ký hiệu của vectơ) trên mỗi đại lượng của v và r vì đây đều là các đại lượng có hướng. Cụ thể:
Vận tốc trung bình trên những khoảng thời gian khác nhau sẽ có giá trị khác nhau. Thêm nữa, cần phân biệt vận tốc trung bình với tốc độ trung bình được định nghĩa là tổng quãng đường đi được chia khoảng thời gian xét.
Trong đó:
- v là tốc độ trung bình
- s là tổng quãng đường đi trong khoảng thời gian được xét
- t là khoảng thời gian được xét
- s1, s2,…, sn là những quãng đường đi được tương ứng với khoảng thời gian là t1, t2,…, tn
Công thức tính vận tốc tức thời
Vận tốc tức thời biểu thị sự nhanh hay chậm và chiều chuyển động của vật tại một thời điểm nào đó trên đường đi. Nếu vận tốc trung bình cho cái nhìn tổng quát về vận tốc của vật trong khoảng thời gian xác định và một quãng đường xác định thì vận tốc tức thời biểu thị vận tốc cụ thể của vật tại một thời điểm.
Để tính vận tốc tức thời tại thời điểm xác định, ta xét vận tốc trung bình trong khoảng thời gian nhỏ tính từ thời điểm đó. Khái niệm giới hạn trong tính toán giải tích sẽ giúp bạn tính toán
Phương trình toán học trên cho biết khi khoảng thời gian được xét tiến dần về 0 thì vận tốc trung bình sẽ tiến dần đến vận tốc tức thời tại điểm t0. Giới hạn này đồng nghĩa với đạo hàm của vị trí theo thời gian. Vận tốc tức thời sẽ được tính theo công thức như sau:
Trong đó:
- v là vectơ vận tốc tức thời
- r là vectơ vị trí
- t là thời gian
Công thức tính quãng đường, thời gian
Từ công thức tính vận tốc, ta suy ra công thức tính quãng đường và thời gian:
- Công thức tính quãng đường khi đã có vận tốc và thời gian: s=v×t
- Công thức tính thời gian khi biết vận tốc và quãng đường: t=s/v
Tìm công thức tính quãng đường, thời gian
Ví dụ: một xe ô tô đi một quãng đường dài 200km với vận tốc 40 km/h không đổi. Khi đó, thời gian ô tô di chuyển hết quãng đường là: t = 200/40 = 5 (giờ)
Ứng dụng của công thức tính vận tốc vào các trường hợp cụ thể
Công thức tính vận tốc dòng nước
Công thức tính vận tốc có thể áp dụng để tính vận tốc dòng nước, vận tốc của vật trôi trên dòng nước. Vận tốc dòng nước là v nước , vận tốc thuyền là v thuyền
Ta có các công thức tính vận tốc dòng nước theo tổng và hiệu vận tốc như sau:
- Vận tốc xuôi dòng: v xuôi dòng = v thuyền + v dòng nước
- Vận tốc ngược dòng: v ngược dòng = v thuyền – v nước
Ví dụ cụ thể về công thức tính vận tốc lớp 8 dòng nước như sau:
1 con thuyền đi từ bến sông A đến B quãng đường 40km, khi nước đứng yên, con thuyền đi hết quãng sông AB trong 2 giờ. Hỏi vận tốc con thuyền là bao nhiêu khi nước đứng yên?
Khi vận tốc dòng nước là 3km. Tìm vận tốc, thời gian xuôi dòng và ngược dòng của thuyền.
Giải
- Vận tốc của thuyền khi nước đứng yên: v = s/t = 80 : 2 = 40km/h
- Vận tốc của thuyền khi xuôi dòng: v = 40 + 3 = 43km/h
- Vận tốc của thuyền khi ngược dòng: v = 40 – 3 = 37km/h
- Thời gian xuôi dòng của thuyền: 80 : (40+3) = 1 giờ 44 phút = 1.73 giờ
- Thời gian ngược dòng của thuyền: 80 : (40-3) = 2 giờ 21 phút = 2.35 giờ
Công thức tính vận tốc băng tải
Vì băng tải chuyển động theo vòng tròn khép kín nên vận tốc băng tải sẽ luôn bằng 0 khi quay đủ 1 vòng. Đối với băng tải, ta chỉ tính được tốc độ. Công thức tính tốc độ băng tải như sau:
Tốc độ băng tải = Chu vi trục rulo * số vòng rulo quay trên 1 phút.
Công thức tính vận tốc gió trong đường ống
Đối với một điều kiện, thiết kế đường ống sẽ có những cách tính vận tốc gió trong đường ống khác nhau. Cụ thể gồm:
Cách tính vận tốc gió theo điều kiện đường ống gió:
- Với ống gió cấp chính, vận tốc gió là 11m/s.
- Vận tốc gió tiêu chuẩn trong ống gió hồi là 6m/s.
- Vận tốc gió tại miệng cấp gió là 2,5 m/s.
- Trong đường ống cấp gió mềm, vận tốc là 3,5 m/s.
- Vận tốc gió tại đường ống gió thải là 6 m/s.
- Tại các miệng gió, vận tốc gió là 2,5 m/s.
Cách tính vận tốc gió theo tiêu chuẩn A share
Miệng gió cấp
- Độ ồn 45 – vận tốc gió 3.2 m/s.
- Độ ồn 40 – vận tốc gió 2.8 m/s.
- Độ ồn 35 – vận tốc gió 2.5 m/s.
- Độ ồn 30 – vận tốc gió 2.2 m/s.
- Độ ồn 25 – vận tốc gió 1.8 m/s.
Miệng gió hồi
- Độ ồn 45 – vận tốc gió 3.8 m/s.
- Độ ồn 40 – vận tốc gió 3.4 m/s.
- Độ ồn 35 – vận tốc gió 3.0 m/s.
- Độ ồn 30 – vận tốc gió 2.5 m/s.
- Độ ồn 25 – vận tốc gió 2.2 m/s
Công thức tính vận tốc ngược chiều
Công thức tính vận tốc lớp 10 thường áp dụng với các bài toán có 2 vật xuất phát cùng lúc, trên cùng quãng đường nhưng ngược chiều nhau. Từ đó, để tính ra vận tốc của từng vật hoặc tìm ra thời gian 2 vật gặp nhau trên quãng đường.
Công thức tính vận tốc ngược chiều của 2 vật
- Tổng vận tốc: v = v1 + v2
- Thời gian 2 vật gặp nhau: t = s :v
- Tính vị trí 2 vật gặp nhau: s1 = v1 x 2 (s1 là điểm xuất phát 1, v1 là vận tốc vật xuất phát từ s1)
Ví dụ cụ thể: Một xe máy và 1 ô tô xuất phát từ A và B cùng một lúc và đi ngược chiều nhau. Quãng đường AB dài 100 km. Sau 2 giờ chúng gặp nhau. Tìm vận tốc của mỗi xe máy, biết xe đi từ B bằng 2/3 vận tốc ô tô đi từ A, điểm gặp nhau cách B bao nhiêu km?
Giải:
Tổng vận tốc của 2 xe = 100 : 2 = 50km/2
Vì xe đi từ B chỉ bằng ⅔ vận tốc xe đi từ A nên ta được: 50 : (2+3) = 10km/h
→ Vận tốc xe đi từ B: 10 x 2 = 20km/h
→ Vận tốc xe đi từ A: 10 x 3 = 30km/h
Điểm gặp nhau của 2 xe cách B: 20 x 2 = 40km.
Công thức tính vận tốc nước chảy trong ống
Để tính được công thức tốc độ dòng chảy trong ống, ta dựa vào công thức tính lưu lượng dòng chảy sau: Q = A*v trong đó:
- Q là lưu lượng dòng chảy
- A là tiết diện mặt cắt
- v là vận tốc dòng chảy
Từ đó suy ra công thức tính vận tốc dòng chảy trong ống là: v = Q/A
Hoặc có thể áp dụng công thức : v = √(2gh), Trong đó
- v là vận tốc dòng chảy trong ống
- √ là căn bậc 2
- g là giá trị cố định 9,81
- h là chiều cao của cột nước
Quán tính là gì? Lực quán tính là gì? Công thức tính
Thế năng là gì? Khái niệm, công thức tính thế năng trong vật lý
Công thức tính vận tốc cắt khi phay
Cuối cùng là công thức tính vận tốc cắt khi phay, tiện các sản phẩm khi thực hiện công việc. Công thức tính vận tốc cắt khi phay như sau:
Công thức tính tốc độ khi cắt phay
vc = π* Dm *n
Trong đó:
- Vc: Tốc độ cắt (m/min)
- n: Số vòng quay của trục chính (RPM)
- Dm: Đường kính phôi (mm)
Với những kiến thức về vận tốc và công thức tính vận tốc mà Palada.vn vừa tổng hợp và gửi đến bạn đọc trên đây sẽ giúp các bạn có thể dễ dàng áp dụng vào giải các bài tập tính toán vận tốc liên quan cũng như ứng dụng vào tính vận tốc trong thực tế nhanh và chính xác nhất.
