Khi nghe nói tới chuyển động là các em hiểu ngay tới sự thay đổi vị trí của một vật khác theo thời gian, đây cũng được gọi là chuyển động cơ.
Bạn đang xem: Cách xác định vị trí của vật trong không gian
Bài này chúng ta sẽ tìm hiểu cụ thể về chuyển động cơ, chất điểm là gì? hệ quy chiếu gồm những gì? cách xác định vị trí của vật trong không gian, cách xác định thời gian trong chuyển động.
I. Chuyển động cơ, chất điểm
1. Chuyển động cơ là gì?
- Chuyển động cơ của một vật (gọi tắt là chuyển động) là sự thay đổi vị trí của vật đó so với các vật khác theo thời gian.
* Ví dụ: Ô tô, xe máy chạy, máy bay đang bay,..
- Chuyển động có tính tương đối.
* Ví dụ: Người ngồi trên tàu đang chạy, thì người đó sẽ đứng yên so với tàu, nhưng người đó lại chuyển động so với hàng cây bên đường.
2. Chất điểm là gì?
- Chất điểm là những vật có kích thước rất nhỏ so với độ dài đường đi (hay với những khoảng cách mà ta đề cập đến).
* Ví dụ: Ô tô chạy từ Tp.HCM đến Hà Nội: xe được coi là chất điểm.
3. Quỹ đạo là gì?
- Quỹ đạo là tập hợp tất cả các vị trí của một chất điểm chuyển động tạo ra một đường nhất định. Đường đó gọi là quỹ đạo.
* Ví dụ: Chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời: có quỹ đạo coi như tròn.
II. Cách xác định vị trí của vật trong không gian
1. Vật làm mốc và thước đo
- Muốn xác định vị trí của vật ta cần chọn một vật làm mốc, một chiều dương trên quỹ đạo rồi dùng thước đo chiều dài từ vật làm mốc tới vật.
- Vật làm mốc: là vật mà ta chọn cho nó cố định để so với các vật khác.
2. Hệ tọa độ
- Hệ tọa độ 1 trục (sử dụng khi vật chuyển động trên một đường thẳng)
- Hệ tọa độ 2 trục (sử dụng khi vật chuyển động trên một đường trong trong mặt phẳng)
III. Cách xác định thời gian trong chuyển động
1. Mốc thời gian và đồng hồ
- Mốc thời gian là thời điểm ta chọn để xác định thời gian chuyển động của vật.
* Ví dụ: Ô tô bắt đầu xuất phát từ bến Tp.HCM lúc 7h00 đến bến Nha Trang lúc 19h30.
2. Thời điểm và thời gian
- Thời điểm: lúc, khi
* Ví dụ: Nhìn lên đồng hồ thấy 7h10: thời điểm lúc đó là 7h10.
- Thời gian (khoảng thời gian): từ khi đến khi.
* Ví dụ: Thời điểm từ 7h10 đến thời điểm 8h25 là 1h15" , thì 1h15" là thời gian chuyển động của vật.
IV. Hệ quy chiếu
• Hệ quy chiếu = Hệ tọa độ gắn với vật mốc + đồng hồ và gốc thời gian.
• Một hệ quy chiếu gồm:
- Một vật làm mốc, một hệ toạ độ gắn với vật làm mốc;
- Một mốc thời gian và một đồng hồ.
- Trong nhiều bài toán cơ học, nhiều khi nói về hệ quy chiếu, người ta chỉ đề cập đến hệ toạ độ, vật làm mốc và mốc thời gian mà không cần nói đến đồng hồ.
V. Bài tập Chuyển động cơ
* Bài 1 trang 11 SGK Vật Lý 10: Chất điểm là gì?
* Lời giải:
- Chất điểm là một chất chuyển động được coi là kích thước rất nhỏ so với độ dài đường đi ( hoặc là so với khoảng cách mà ta đề cập đến).
* Bài 2 trang 11 SGK Vật Lý 10: Nêu cách xác định vị trí của một ô tô trên một quốc lộ.
* Lời giải:
- Dựa vào cột cây số (cột km) trên quốc lộ: khi ôtô đến cột cây số, ta sẽ biết vị trí ô tô cách mốc (địa điểm sẽ đến) còn bao nhiêu km.
* Bài 3 trang 11 SGK Vật Lý 10: Nêu cách xác định vị trí của một vật trên một mặt phẳng.
* Lời giải:
- Chọn một điểm ( một vật) cố định làm mốc.
- Một hệ trục gồm Ox và Oy vuông góc với nhau, gắn với vật mốc.
- Chiếu vuông góc điểm vị trí vật xuống hai trục Ox và Oy.
⇒ Vị trí của bật trên mặt phẳng được xác định bằng hai tọa độ x và y.
* Bài 4 trang 11 SGK Vật Lý 10: Phân biệt hệ tọa độ và hệ quy chiếu.
* Lời giải:
- Hệ tọa độ gồm vật làm mốc, các trục tọa độ Ox, Oy, Oz. Hệ tọa độ dùng xác định vị trí vật.
- Hệ quy chiếu bao gồm hệ tọa độ, mốc thời gian và đồng hồ. Hệ quy chiếu giúp ta không những xác định được vị trí của vật mà còn xác định được cả thời gian của chuyển động.
* Bài 5 trang 11 SGK Vật Lý 10: Trường hợp nào dưới đây có thể coi vật là chất điểm?
A. Trái Đất trong chuyển động tự quay quanh mình nó.
B. Hai hòn bi lúc va chạm với nhau.
C. Người nhảy cầu lúc đang rơi xuống nước.
D. Giọt nước mưa lúc đang rơi.
* Lời giải:
• Chọn đáp án: D. Giọt nước mưa lúc đang rơi.
- Vì giọt nước mưa đang rơi có kích thước rất nhỏ so với quãng đường rơi nên được coi như một chất điểm.
* Bài 6 trang 11 SGK Vật Lý 10: Một người chỉ đường cho một khách du lịch như sau: "Ông hãy đi dọc theo phố này đến bờ một hồ lớn. Đứng tại đó, nhìn sang bên kia hồ theo hướng Tây Bắc, ông sẽ thấy tòa nhà của khách sạn S". Người chỉ đường đã xác định vị trí của khách sạn S theo cách nào?
A. Cách dùng đường đi và vật làm mốc.
B. Các dùng các trục tọa độ.
C. Dùng cả hai cách A và B.
D. Không dùng cả hai cách A và B.
* Lời giải:
• Chọn đáp án: C. Dùng cả hai cách A và B.
Đi dọc theo phố này đến một bờ hồ lớn: là cách dùng đường đi và vật làm mốc (A); Đứng ở bờ hồ, nhìn sang hướng Tây Bắc, ông sẽ thấy tòa khách sạn S: là cách dùng các trục tọa độ (B).
* Bài 7 trang 11 SGK Vật Lý 10: Trong các cách chọn hệ trục tọa độ và mốc thời gian dưới đây, cách nào thích hợp nhất để xác định vị trí của một máy bay đang bay trên đường dài?
A. Khoảng cách đến ba sân bay lớn; t = 0 là lúc máy bay cất cánh.
B. Khoảng cách đến ba sân bay lớn; t = 0 là lúc 0 giờ quốc tế.
C. Kinh độ, vĩ độ địa lí và độ cao của máy bay; t = 0 là lúc máy bay cất cánh.
D. Kinh độ, vĩ độ địa lí và độ cao của máy bay; t = 0 là 0 giờ quốc tế.
* Lời giải:
• Chọn đáp án: D. Kinh độ, vĩ độ địa lí và độ cao của máy bay; t = 0 là 0 giờ quốc tế.
- Trong không gian, để xác định vị trí một vật, thường chọn hệ trục tọa độ gồm 3 trục Ox, Oy, Oz vuông góc với nhau. Hệ trục tọa độ không gian được xác định theo kinh độ, vĩ độ địa lý gốc. Độ cao của máy bay tính theo mực nước biển, giờ quốc tế GMT cũng là giờ chuẩn lấy gốc từ kinh tuyến 0.
- Lưu ý: không lấy t = 0 là lúc máy bay cất cánh vì trong một ngày, một hãng hàng không sẽ có rất nhiều chuyến bay, do vậy mỗi lần bay lấy một gốc thì việc định và quản lý các chuyến bay là rất vất vả và không khoa học. Ngoài gia dùng t = 0 là giờ quốc tế giúp hành khách định rõ được thời gian chuyến bay của mình bắt đầu từ thời điểm nào đối với giờ địa phương.
Xem thêm: Lăng Mộ Tần Thủy Hoàng - Những Bí Ẩn Ly Kỳ Bên Trong
* Bài 8 trang 11 SGK Vật Lý 10: Để xác định vị trí của một tàu biển giữa đại dương, người ta dùng những tọa độ nào?
* Lời giải:
- Để xác định vị trí của một vật trên một mặt phẳng, người ta dùng hệ trục tọa độ gồm 2 trục Ox và Oy vuông góc với nhau. Để xác định vị trí của một tàu biển giữa đại dương, người ta dùng trục Ox là vĩ độ, trục Oy là kinh độ của tàu.