Gia tốc là một đại lượng vật lý được sử dụng khá nhiều trong cuộc sống. Có ứng dụng thực tiễn to lớn đối với con người nói riêng và các công trình nghiên cứu khoa học nói chung. Vậy gia tốc là gì? Trong chương trình lớp 10 có những công thức tính gia tốc nào? Chúng ta cùng tham khảo qua bài viết này nhé?

Công thức tính gia tốc

Gia tốc là gì

Gia tốc là đại lượng thường gặp trong vật lý mô tả sự biến đổi vận tốc theo thời gian. Gia tốc là đại lượng có hướng (giống với vận tốc), hay còn gọi là đại lượng vectơ. Đơn vị của gia tốc thường là độ dài chia cho bình phương thời gian. Đơn vị chuẩn thường được sử dụng là: m/s² (mét trên giây bình)

Công thức tính gia tốc tổng quát

Công thức tính gia tốc tổng quát như ssau:

\vec a = \frac{{v - {v_0}}}{{t - {t_0}}} = \frac{{\Delta v}}{{\Delta t}}, trong đó:

  • \vec v là vận tốc tức thời tại một thời điểm t
  • \overrightarrow {{v_0}} là vận tốc tại thời điểm {{t_0}}

Phân loại

Một số loại gia tốc thường được gặp trong chương trình vật lý THPT đó là:

  • Gia tốc tức thời
  • Gia tốc trung bình
  • Gia tốc pháp tuyến
  • Gia tốc tiếp tuyến
  • Gia tốc toàn phần
  • Gia tốc trọng trường

Gia tốc tức thời

Gia tốc tức thời của vật là biểu diễn cho sự thay đổi vận tốc của vật đó trong một khoảng thời gian vô cùng nhỏ (tức thời).

Công thức: \vec a = \frac{{d\vec v}}{{dt}}

Trong đó với:

  • v là vận tốc đơn vị m/s
  • t là thời gian đơn vị s

Gia tốc trung bình

Gia tốc trung bình của vật biểu diễn cho sự thay đổi vận tốc của vật đó trong một khoảng thời gian nhất định. Gia tốc trung bình là biến thiên của vận tốc được chia cho biến thiên thời gian và có công thức tính như sau:

\overrightarrow {{a_{tb}}} = \frac{{v - {v_0}}}{{t - {t_0}}} = \frac{{\Delta \vec v}}{{\Delta t}}

Trong đó:

  • a là gia tốc
  • v là vận tốc đơn vị m/s
  • t là thời gian đơn vị s.

Gia tốc pháp tuyến

Gia tốc pháp tuyến đặc trưng cho sự thay đổi về phương của vận tốc. Đặc điểm gia tốc pháp tuyến sẽ là:

  • Phương vuông góc với tiếp tuyến của quỹ đạo vật
  • Chiều luôn hướng về phía lõm của quỹ đạo

Công thức của gia tốc pháp tuyến: {a_n} = \frac{{{v^2}}}{R}

Trong đó:

  • v là tốc độ tức thời (m/s)
  • R là độ dài bán kính cong (m)

Lưu ý: Trong trường hợp vật chuyển động tròn đều, thì v và R đều là các đại lượng không đổi. Do đó gia tốc pháp tuyến trong trường hợp này là gia tốc hướng tâm và không đổi.

Gia tốc tiếp tuyến

Gia tốc tiếp tuyến là đại lượng mô tả cho sự thay đổi độ lớn vecto vận tốc. Gia tốc tiếp tuyến có các điểm lưu ý sau:

  • Phương trùng với phương của tiếp tuyến
  • Cùng chiều khi chuyển động nhanh dần và ngược chiều khi chuyển động chậm dần.

Công thức gia tốc tiếp tuyến: {a_t} = \frac{{dv}}{{dt}}

Quan hệ giữa gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến: Gia tốc trong chuyển động hình cong bao gồm hai phần:

  • Gia tốc pháp tuyến - Đặc trưng cho sự thay đổi về phương của vận tốc theo thời gian
  • Gia tốc tuyến tuyến - Đặc trưng cho sự thay đổi về hướng của vận tốc theo thời gian

Gia tốc toàn phần

Gia tốc toàn phần hiểu đơn giản là tổng của hai gia tốc là gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến theo vecto.

\overrightarrow {{a_{tp}}} = \overrightarrow {{a_t}} + \overrightarrow {{a_n}}

Gia tốc trọng trường

Gia tốc trọng trường là đại lượng của gia tốc do lực hấp dẫn tác dụng lên vật. Khi bỏ qua ma sát do lực cản không khí, theo nguyên lý tương đương thì mọi vật đều chịu một gia tốc trong trường hấp dẫn là giống nhau đối với tâm khối lượng của vật.

Gia tốc trọng trường giống nhau đối với mọi vật chất và khối lượng. Gia tốc trọng trường thường do lực hút của tái đất gây nên thường khác nhau tại các điểm và dao động từu: 9.78 - 9.83. Tuy nhiên, trong các bài tập thì người ta thường lấy bằng 10 m/s2.

Bài tập lý thuyết về gia tốc

Câu 1: Một chiếc xe chuyển động vối vận tốc v. Khẳng định nào sau đây là đúng?

A. Xe chắc chắn chuyển động thẳng đều với tốc độ là v.

B. Quãng đường xe chạy được tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động.

C. Tốc độ trung bình trên các quãng đường khác nhau trên đường thẳng AB có thể là khác nhau.

D. Thời gian chạy tỉ lệ với tốc độ v.

Đáp án chính xác: C. Tốc độ trung bình trên các quãng đường khác nhau trên đường thẳng AB có thể là khác nhau.

Câu 2: Vật chuyển động theo chiều Dương của trục Ox với vận tốc v không đổi. Thì

A. tọa độ của vật luôn có giá trị (+).

B. vận tốc của vật luôn có giá tri (+).

C. tọa độ và vận tốc của vật luôn có giá trị (+).

D. tọa độ luôn trùng với quãng đường.

Đáp án chính xác: B. vận tốc của vật luôn có giá tri (+).

Câu 3: Xe chuyển động trên quãng đường từ A đến B dài 10km sau đó lập tức quay ngược lại. Thời gian của hành trình này là 20 phút. Tính tốc độ trung bình của xe trong khoảng thời gian trên:

A. 20 km/h.

B. 30 km/h.

C. 60 km/h.

D. 40 km/h.

Đáp án chính xác: C. 60 km/h.

Câu 4: Đoạn đường dài 40km với vận tốc trung bình 80km/h. Trên đoạn đường 40 km tiếp theo với tốc độ trung bình là 40 km/h. Tìm tốc độ trung bình xe trong cả quãng đường 80km bao nhiêu?

A. 53 km/h.

B. 65 km/h.

C. 60 km/h.

D. 50 km/h.

Đáp án chính xác: A. 53 km/h.

Lời giải:

Thời gian chuyển động trên đoạn đường 80 km của xe là: t = 0,5 + 1 = 1,5 h

Suy ra: Tốc độ trung bình vtb = 80/15 ≈ 53 km/h.

Câu 5: Xe chạy quảng đường 48km hết t giây. Trong 1/4 khoảng thời gian đầu nó chạy với tốc độ trung bình là v1 = 30 km/h. Tìm vận tốc trung bình trong khoảng thời gian còn lại:

A. 56 km/h.

B. 50 km/h.

C. 52 km/h.

D. 54 km/h.

Đáp án chính xác: D. 54 km/h.

Lời giải:

  • Quãng đường xe chạy từ A đến B sẽ là: s = 48t.
  • Quãng đường xe chạy trong t/4: s1 = 30.t/4

Tốc độ trung bình trong khoảng thời gian còn lại là:

Sau bài viết này, chúng tôi đã cung cấp kiến thức đầy đủ về phần gia tốc như phân loại, định nghĩa và công thức tính gia tốc từng loại. Để làm tốt các bài tập lớn trong chương trình vật lý THPT thì kiến thức về gia tốc là một lưu ý quan trọng, mấu chốt trong nhiều bài toán khác nhau.

Chủ đề liên quan