Bài 20.
Cho:
- Hai xe máy xuất phát từ A và B, cách nhau 400 m.
- Xe máy từ A chuyển động nhanh dần đều với a₁ = 0,025 m/s².
- Xe máy từ B chuyển động nhanh dần đều với a₂ = 0,02 m/s².
- Chọn gốc tọa độ tại A, chiều dương từ A đến B, gốc thời gian t=0 lúc hai xe xuất phát.
a) Viết phương trình chuyển động của mỗi xe.
- Xe xuất phát từ A (từ 0, vị trí 0) với vận tốc ban đầu u₁=0, gia tốc a₁=0,025 m/s²:
\[
x_1 = \frac{1}{2} a_1 t^2 = 0,0125 t^2
\]
- Xe xuất phát từ B (vị trí 400 m), chuyển động nhanh dần đều với a₂=0,02 m/s². Vì chiều dương từ A đến B, và xe từ B chạy theo hướng AB nên xe từ B chuyển động từ 400 về phía A nên vận tốc ban đầu u₂=0 và chuyển động ngược chiều dương, vị trí giảm dần:
\[
x_2 = 400 - \frac{1}{2} a_2 t^2 = 400 - 0,01 t^2
\]
b) Xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau.
Hai xe gặp nhau khi \(x_1 = x_2\):
\[
0,0125 t^2 = 400 - 0,01 t^2
\]
\[
0,0125 t^2 + 0,01 t^2 = 400
\]
\[
0,0225 t^2 = 400
\]
\[
t^2 = \frac{400}{0,0225} = 17777,78
\]
\[
t = \sqrt{17777,78} \approx 133,33 \text{ s}
\]
Vị trí gặp nhau:
\[
x = x_1 = 0,0125 \times (133,33)^2 = 0,0125 \times 17777,78 = 222,22 \text{ m}
\]
c) Tính vận tốc của mỗi xe tại vị trí đuổi kịp nhau.
- Vận tốc xe 1 lúc này:
\[
v_1 = a_1 t = 0,025 \times 133,33 = 3,33 \text{ m/s}
\]
- Vận tốc xe 2 lúc này:
\[
v_2 = a_2 t = 0,02 \times 133,33 = 2,67 \text{ m/s}
\]
---
Bài 21.
Cho:
- Ô tô và xe đạp khởi hành cùng lúc từ A và B cách nhau 120 m, cùng chiều, ô tô đuổi theo xe đạp.
- Ô tô chuyển động nhanh dần đều với a = 0,4 m/s², bắt đầu từ vận tốc 0.
- Xe đạp chuyển động đều với vận tốc v (cần tìm).
- Ô tô đuổi kịp xe đạp sau t = 40 s.
- Yêu cầu: xác định vận tốc xe đạp và khoảng cách hai xe sau 60 s.
Gọi vị trí xuất phát:
- Gốc tọa độ tại A, chiều dương từ A đến B.
- Giả sử xe đạp xuất phát từ B tại vị trí x = 120 m, chuyển động đều với vận tốc v.
- Ô tô xuất phát từ A tại vị trí x=0, gia tốc 0,4 m/s², vận tốc ban đầu 0.
Phương trình chuyển động:
- Xe đạp:
\[
x_{đạp} = 120 + v t
\]
- Ô tô:
\[
x_{ô tô} = \frac{1}{2} a t^2 = 0,2 t^2
\]
Tại thời điểm ô tô đuổi kịp xe đạp (t=40 s):
\[
x_{ô tô} = x_{đạp}
\]
\[
0,2 \times 40^2 = 120 + v \times 40
\]
\[
0,2 \times 1600 = 120 + 40 v
\]
\[
320 = 120 + 40 v
\]
\[
40 v = 200 \Rightarrow v = 5 \text{ m/s}
\]
Vận tốc xe đạp là 5 m/s.
Khoảng cách hai xe sau 60 s:
- Vị trí ô tô:
\[
x_{ô tô} = 0,2 \times 60^2 = 0,2 \times 3600 = 720 \text{ m}
\]
- Vị trí xe đạp:
\[
x_{đạp} = 120 + 5 \times 60 = 120 + 300 = 420 \text{ m}
\]
Khoảng cách giữa hai xe sau 60 s:
\[
\Delta x = x_{ô tô} - x_{đạp} = 720 - 420 = 300 \text{ m}
\]
---
**Kết luận:**
- Bài 20:
- Phương trình chuyển động:
\[
x_1 = 0,0125 t^2; \quad x_2 = 400 - 0,01 t^2
\]
- Thời điểm gặp nhau: \(t \approx 133,33\) s.
- Vị trí gặp nhau: \(x \approx 222,22\) m.
- Vận tốc tại vị trí gặp nhau:
\[
v_1 = 3,33 \text{ m/s}; \quad v_2 = 2,67 \text{ m/s}
\]
- Bài 21:
- Vận tốc xe đạp: \(v = 5 \text{ m/s}\).
- Khoảng cách hai xe sau 60 s: 300 m.