Bài 5: Tốc độ và vận tốc

1. Kiến thức trọng tâm

Tốc độ cho biết vật chuyển động nhanh hay chậm. Tốc độ trung bình trên một quãng đường được tính bằng quãng đường chia cho thời gian đi hết quãng đường đó: $v_{tb} = \frac{s}{t}$. Tốc độ tức thời là tốc độ tại một thời điểm xác định, đo bằng đồng hồ tốc độ trên xe. Tốc độ là đại lượng vô hướng, đơn vị thường dùng là $\text{m/s}$ hoặc $\text{km/h}$.

Vận tốc là đại lượng vectơ, đặc trưng cho cả độ nhanh và hướng chuyển động. Trên đường thẳng, vận tốc trung bình là $v = \frac{d}{t}$, trong đó $d$ là độ dịch chuyển. Vận tốc có thể âm nếu vật chuyển động ngược chiều dương đã chọn. Vận tốc tức thời cho biết hướng và độ nhanh của chuyển động tại từng thời điểm. Cần phân biệt rõ tốc độ với vận tốc: tốc độ dùng quãng đường, vận tốc dùng độ dịch chuyển. Trong chuyển động thẳng không đổi chiều, độ lớn vận tốc bằng tốc độ.

2. Ví dụ minh họa

Một xe đạp đi $120\ \text{m}$ về phía đông trong $20\ \text{s}$, rồi quay lại $40\ \text{m}$ về phía tây trong $10\ \text{s}$. Tính tốc độ trung bình và vận tốc trung bình của xe.

Lời giải. Quãng đường tổng cộng là $s = 120 + 40 = 160\ \text{m}$, thời gian tổng cộng là $t = 30\ \text{s}$ nên tốc độ trung bình là $v_{tb} = \frac{160}{30} \approx 5,3\ \text{m/s}$. Chọn chiều dương hướng đông, độ dịch chuyển là $d = 120 - 40 = 80\ \text{m}$, vận tốc trung bình là $v = \frac{80}{30} \approx 2,7\ \text{m/s}$ hướng đông.

3. Ghi nhớ

• Tốc độ trung bình: $v_{tb} = \frac{s}{t}$; vận tốc trung bình: $v = \frac{d}{t}$.
• Tốc độ là vô hướng, vận tốc là vectơ có hướng.
• Đổi đơn vị: $1\ \text{m/s} = 3,6\ \text{km/h}$.