Chào các em học sinh lớp 10!

Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài toán về chuyển động thẳng đều, một dạng bài rất hay gặp trong chương trình Vật lý 10 nhé. Hãy đọc kỹ đề bài và suy nghĩ cách làm trước khi xem lời giải của thầy/cô!

Đề bài: Hai ô tô xuất phát từ A và B cùng lúc cách nhau 60km. Xe từ A đi chuyển với vận tốc 25km/h. Xe từ B thì đi 35km/h về A. Xác định thời điểm 2 xe cách nhau \(10km\).

—

Phân tích và Định hướng giải:

Đây là bài toán về chuyển động của hai vật chuyển động ngược chiều. Xe từ A đi theo một hướng, và xe từ B đi về phía A, tức là hai xe đang tiến lại gần nhau.

Để giải quyết bài toán này một cách hiệu quả, chúng ta có thể sử dụng phương pháp vận tốc tương đối. Khi hai vật chuyển động ngược chiều, vận tốc tương đối của chúng (tốc độ mà chúng tiến lại gần nhau hoặc rời xa nhau) bằng tổng các vận tốc thành phần.

Lời giải chi tiết:

1. Tính vận tốc tương đối của hai xe:

Vì hai xe chuyển động ngược chiều nhau, vận tốc tương đối mà chúng tiến lại gần nhau (hoặc rời xa nhau sau khi gặp) là tổng vận tốc của hai xe:

\(v_{tương đối} = v_A + v_B\)

\(v_{tương đối} = 25 \text{ km/h} + 35 \text{ km/h} = 60 \text{ km/h}\)

2. Xác định các trường hợp có thể xảy ra:

Có hai thời điểm mà hai xe cách nhau \(10km\):

• Trường hợp 1: Hai xe chưa gặp nhau và khoảng cách giữa chúng giảm xuống còn \(10km\).
• Trường hợp 2: Hai xe đã gặp nhau và đi qua nhau, sau đó khoảng cách giữa chúng lại tăng lên đến \(10km\).

3. Giải quyết từng trường hợp:

Trường hợp 1: Hai xe chưa gặp nhau và cách nhau \(10km\).

Ban đầu hai xe cách nhau \(60km\). Để khoảng cách giữa chúng giảm xuống còn \(10km\) (mà chưa gặp nhau), hai xe đã đi được một quãng đường tổng cộng (theo vận tốc tương đối) là hiệu của khoảng cách ban đầu và khoảng cách còn lại:

\(S_1 = S_{ban đầu} – S_{còn lại}\)

\(S_1 = 60 \text{ km} – 10 \text{ km} = 50 \text{ km}\)

Thời gian để hai xe đi được quãng đường này là:

\(t_1 = \frac{S_1}{v_{tương đối}}\)

\(t_1 = \frac{50 \text{ km}}{60 \text{ km/h}} = \frac{5}{6} \text{ giờ}\)

Để dễ hình dung, chúng ta có thể đổi ra phút:

\(t_1 = \frac{5}{6} \times 60 \text{ phút} = 50 \text{ phút}\)

Trường hợp 2: Hai xe đã gặp nhau và đi qua nhau, sau đó cách nhau \(10km\).

Đầu tiên, hai xe phải gặp nhau. Thời gian để chúng gặp nhau là:

\(t_{gặp} = \frac{S_{ban đầu}}{v_{tương đối}}\)

\(t_{gặp} = \frac{60 \text{ km}}{60 \text{ km/h}} = 1 \text{ giờ}\)

Sau khi gặp nhau, chúng tiếp tục di chuyển và xa nhau. Để chúng cách nhau thêm \(10km\) sau khi đã gặp, chúng cần thêm một khoảng thời gian nữa để đi được quãng đường tương đối là \(10km\).

\(t_{xa thêm} = \frac{S_{xa thêm}}{v_{tương đối}}\)

\(t_{xa thêm} = \frac{10 \text{ km}}{60 \text{ km/h}} = \frac{1}{6} \text{ giờ}\)

Tổng thời gian từ lúc xuất phát đến khi chúng cách nhau \(10km\) sau khi đã gặp là:

\(t_2 = t_{gặp} + t_{xa thêm}\)

\(t_2 = 1 \text{ giờ} + \frac{1}{6} \text{ giờ} = \frac{7}{6} \text{ giờ}\)

Đổi ra phút:

\(t_2 = \frac{7}{6} \times 60 \text{ phút} = 70 \text{ phút}\)

Kết luận:

Có hai thời điểm mà hai xe cách nhau \(10km\):

• Lần 1: Sau khi xuất phát \(5/6\) giờ (hoặc \(50\) phút). Đây là thời điểm hai xe chưa gặp nhau.
• Lần 2: Sau khi xuất phát \(7/6\) giờ (hoặc \(70\) phút). Đây là thời điểm hai xe đã đi qua nhau và đang cách xa nhau.

Hy vọng các em đã hiểu rõ cách giải bài này. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi nhé!

Chúc các em học tốt!