Chào các em học sinh yêu quý!

Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập về chuyển động cơ học, một phần rất quan trọng trong chương trình Vật lý lớp 10 của chúng ta.

Đề bài cho chúng ta biết về một chuyển động được chia làm ba giai đoạn. Chúng ta cần tìm xem ở giai đoạn nào thì tốc độ của vật thay đổi nhanh nhất. “Độ biến thiên tốc độ nhanh nhất” chính là tìm khoảng thời gian mà vật có độ lớn gia tốc lớn nhất, vì gia tốc chính là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi vận tốc theo thời gian.

Chúng ta sẽ lần lượt xét từng giai đoạn một để tính gia tốc của vật trong từng khoảng thời gian nhé:

Giai đoạn 1: Từ 0s đến 2s

Trong giai đoạn này, vật chuyển động nhanh dần đều:

• Vận tốc ban đầu: \(v_{bd1} = 0\) m/s
• Vận tốc cuối: \(v_{ct1} = 2\) m/s
• Thời gian chuyển động: \(\Delta t_1 = 2s – 0s = 2s\)

Gia tốc của vật trong giai đoạn này được tính bằng công thức: \(a = \frac{\Delta v}{\Delta t}\)

\(a_1 = \frac{v_{ct1} – v_{bd1}}{\Delta t_1} = \frac{2 \text{ m/s} – 0 \text{ m/s}}{2 \text{ s}} = \frac{2 \text{ m/s}}{2 \text{ s}} = 1 \text{ m/s}^2\)

Độ lớn của gia tốc trong giai đoạn này là: \(|a_1| = 1 \text{ m/s}^2\)

Giai đoạn 2: Từ 2s đến 7s

Trong giai đoạn này, vật chuyển động thẳng đều với vận tốc không đổi:

• Vận tốc ban đầu (tại \(t=2s\)): \(v_{bd2} = 5\) m/s
• Vận tốc cuối (tại \(t=7s\)): \(v_{ct2} = 5\) m/s
• Thời gian chuyển động: \(\Delta t_2 = 7s – 2s = 5s\)

Gia tốc của vật trong giai đoạn này là:

\(a_2 = \frac{v_{ct2} – v_{bd2}}{\Delta t_2} = \frac{5 \text{ m/s} – 5 \text{ m/s}}{5 \text{ s}} = \frac{0 \text{ m/s}}{5 \text{ s}} = 0 \text{ m/s}^2\)

Độ lớn của gia tốc trong giai đoạn này là: \(|a_2| = 0 \text{ m/s}^2\)

Điều này là hoàn toàn hợp lý, vì vật chuyển động thẳng đều, không có sự thay đổi vận tốc, nên gia tốc bằng 0.

Giai đoạn 3: Từ 7s đến 8s

Trong giai đoạn này, vật chuyển động chậm dần đều:

• Vận tốc ban đầu (tại \(t=7s\)): \(v_{bd3} = 5\) m/s
• Vận tốc cuối (tại \(t=8s\)): \(v_{ct3} = 0\) m/s
• Thời gian chuyển động: \(\Delta t_3 = 8s – 7s = 1s\)

Gia tốc của vật trong giai đoạn này là:

\(a_3 = \frac{v_{ct3} – v_{bd3}}{\Delta t_3} = \frac{0 \text{ m/s} – 5 \text{ m/s}}{1 \text{ s}} = \frac{-5 \text{ m/s}}{1 \text{ s}} = -5 \text{ m/s}^2\)

Độ lớn của gia tốc trong giai đoạn này là: \(|a_3| = |-5 \text{ m/s}^2| = 5 \text{ m/s}^2\)

Dấu âm của gia tốc cho thấy vật đang chuyển động chậm dần, vận tốc của vật giảm theo thời gian.

So sánh các độ lớn gia tốc:

Bây giờ chúng ta cùng xem lại độ lớn gia tốc ở mỗi giai đoạn:

• Giai đoạn 1: \(|a_1| = 1 \text{ m/s}^2\)
• Giai đoạn 2: \(|a_2| = 0 \text{ m/s}^2\)
• Giai đoạn 3: \(|a_3| = 5 \text{ m/s}^2\)

Qua việc so sánh, ta thấy độ lớn gia tốc ở giai đoạn 3 là lớn nhất (\(5 \text{ m/s}^2\)).

Kết luận:

Vậy, độ biến thiên tốc độ của vật là nhanh nhất ở khoảng thời gian từ 7s đến 8s.

Hy vọng các em đã hiểu rõ bài giải này. Nhớ rằng, khi nói đến “độ biến thiên nhanh nhất”, chúng ta cần xem xét độ lớn của gia tốc nhé! Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi thầy nhé!