Khái niệm quãng đường
Quãng đường là gì? Quãng đường là độ dài mà vật hoặc con người đã di chuyển, hoặc có thể là khoảng cách mà phương tiện đã đi được. Muốn xác định được quảng đường đi được, cần phải biết vận tốc và thời gian, đây là một trong những bài toàn phổ biến trong chương trình vật lý.
Độ dài của quãng đường được đo bằng đơn vị: km, m, cm,…
Công thức tính quãng đường dựa trên cơ sở nào?
Trước khi đến với công thức tính quãng đường, hãy cũng chúng tôi xem công thức này dựa trên cơ sở nào nhé!
Các nhà khoa học và nhà toán học từ thời cổ đại đến hiện đại đã phát triển công thức tính quãng đường (S) dựa trên các khái niệm cơ bản về chuyển động trong vật lý. Tuy nhiên, công thức hiện nay thường được nhắc đến nhiều nhất, liên quan đến các nguyên lý của Galileo Galilei và Isaac Newton.
Galileo Galilei (1564–1642)
Ông là người đầu tiên đưa ra những nguyên lý về chuyển động đều và chuyển động gia tốc. Những nguyên lý này bao gồm khái niệm về gia tốc trọng trường và cách một vật thể di chuyển trên mặt phẳng nghiêng. Các công thức chuyển động và quãng đường bắt nguồn từ các công trình của Galileo.
Isaac Newton (1642–1727)
Ông tạo ra lý thuyết về lực hấp dẫn và ba định luật chuyển động, còn được gọi là định luật Newton. Công thức tính quãng đường cho cả chuyển động thẳng đều và chuyển động có gia tốc đã được định nghĩa dựa trên các định luật của ông. Định luật 2 của Newton là nguồn gốc của công thức quãng đường cho chuyển động thẳng nhanh dần đều.
Công thức tính quãng đường là gì?
Để trả lời cho câu hỏi “Công thức tính tính quãng đường là gì?” Hãy cùng theo dõi công thức mà chúng tôi cung cấp dưới dưới đây
Để tính độ dài của quãng đường, ta có thể áp dụng công thức dựa trên mối quan hệ giữa vận tốc và thời gian. Theo đó, quãng đường được tính bằng cách nhân vận tốc với thời gian di chuyển. Cụ thể, ta có công thức như sau:
| S= v x t |
Trong đó:
- S là quãng đường
- v là vận tốc
- t là thời gian di chuyển.
Ngoài ra, còn có công thức tính quãng đường chuyển động ngược chiều và cùng chiều:
Chuyển động cùng chiều: S = (V1−V2) x t, điều kiện V1>V2
Chuyển động ngược chiều: S = (V1+V2) x t
Trong đó:
- S là quãng đường
- Vận tốc vật thứ nhất là V1
- Vận tốc vật thứ hai là V2
- t là thời gian di chuyển.
Khi tính quãng đường, cần chú ý đến việc đồng bộ đơn vị đo giữa vận tốc, thời gian và quãng đường. Ví dụ, nếu vận tốc đo bằng km/giờ, thì thời gian cũng phải tính bằng giờ và quãng đường sẽ tính bằng km. Nếu các đơn vị không đồng nhất, cần thực hiện quy đổi trước khi áp dụng công thức.
Ví dụ: Nếu một chiếc xe có vận tốc 60 km/h và chạy trong 3 giờ, quãng đường xe di chuyển được sẽ là 180 km theo công thức S= v x t = 60 x 3.
Một số công thức tính quãng đường trong các trường hợp khác
Ngoài công thức tính quãng đường được đề cập trên, dưới đây là một số công thức tính quãng đường áp dụng cho các trường hợp khác, mời bạn tham khảo qua.
Công thức tính quãng đường nhanh dần đều
Công thức tính quãng đường trong chuyển động nhanh dần đều được xem là phương trình toán học cơ bản được sử dụng để xác định khoảng cách mà một vật di chuyển trong điều kiện gia tốc không đổi.
Phương trình này có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật, từ vật lý cơ bản đến các ứng dụng thực tế như phân tích chuyển động trong kỹ thuật cơ khí và ngành giao thông.
Giải thích: Theo công thức này, quãng đường phụ thuộc vào vận tốc ban đầu, thời gian di chuyển và gia tốc. Giả định là gia tốc sẽ không đổi trong suốt chuyển động.
Để giải quyết các bài toán vật lý, việc hiểu và áp dụng công thức này là cần thiết đối với thiết kế và phân tích kỹ thuật hệ thống. Ví dụ thực tế là tính toán quãng đường an toàn cho xe cộ khi tăng tốc hoặc trong trường hợp khẩn cấp để đảm bảo an toàn.
Chuyển động rơi tự do
Đầu tiên, cùng tìm hiểu xem chuyển động rơi tự do là gì? Sự rơi tự do, hay chuyển động tự do là sự rơi của một vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực.
Đặc điểm của chuyển động rơi tự do:
- Chuyển động rơi tự do có phương thẳng đứng và chiều từ trên xuống.
- Là chuyển động nhanh dần đều.
- Mọi vật đều rơi tự do tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, với gia tốc g.
Công thức tính quãng đường đi được của vật rơi tự do:
Trong đó: S là quãng đường, t là thời gian rơi và g là gia tốc rơi tự do.
Ví dụ:
Một viên bi sắt được thả rơi từ độ cao nào đó so với mặt đất, tính quãng đường mà nó đi được sau 0,5 giây. Gia tốc rơi tự do g = 10 m/s2
Cách giải:
Chuyển động của viên bi sắt trong không khí có thể coi là chuyển động rơi tự do.
Quãng đường đi được của viên bi là:
Dạng bài tập công thức tính quãng đường
Sau khi đã biết được công thức tính quãng đường, hãy cùng đến với một số dạng bài tập công thức tính quãng đường để bạn hiểu rõ hơn khi vận dụng chúng.
Dạng 1: Biết vận tốc và thời gian, tìm quãng đường
Cách để giải bài tập này là áp dụng công thức S = v x t đã đề cập ở trên.
Lưu ý: Đơn vị của vận tốc, quãng đường và thời gian phải tương ứng với nhau, nếu chúng chưa tương ứng cần phải quy đổi cho tương ứng rồi mới áp dụng công thức.
Dạng 2: Biết vận tốc, thời gian xuất phát, đến hoặc nghỉ (nếu có), tìm quãng đường.
Cách giải:
Tìm thời gian đi = thời gian đến – thời gian khởi hành – thời gian nghỉ (nếu có).
Sau đó, bạn tính quãng đường theo công thức S = v x t
Dạng 3: So sánh quãng đường khi biết vận tốc và thời gian
Cách giải: Tính quãng đường đi của từng vật bằng cách áp dụng công thức S = v x t và so sánh kết quả với nhau.
Ứng dụng thực tế của công thức tính quãng đường
Công thức tính quãng đường không chỉ phục vụ cho việc học tập, chúng còn phục vụ trong công việc thực tế có thể kể đến như:
Giao thông vận tải
Các công thức này giúp lập kế hoạch lộ trình, tính toán thời gian di chuyển và đảm bảo an toàn giao thông. Chúng có thể giúp các nhà quản lý giao thông tính toán khoảng cách an toàn giữa các xe tùy vào tốc độ của chúng.
Xây dựng và sản xuất
Công thức này cũng được áp dụng trong ngành xây dựng và sản xuất để tính toán thời gian hoàn thành công trình, khối lượng vật liệu cần thiết, hay năng suất lao động, từ đó tối ưu hóa chi phí và thời gian làm việc.
Khoa học và kỹ thuật
Công thức này được các nhà khoa học và kỹ sư áp dụng để thiết kế các thiết bị từ đơn giản đến phức tạp, phân tích chuyển động và tối ưu hóa hiệu suất của máy móc và các hệ thống vận hành.
Thể thao
Trong thể thao, công thức này giúp huấn luyện viên và vận động viên phân tích hiệu suất, cải thiện kỹ thuật và chiến thuật trong các môn đòi hỏi tính toán thời gian phản ứng và tốc độ chạy.
Công thức tính quãng đường không chỉ được đưa vào chương trình giáo dục, chúng còn đóng vai trò quan trọng trong thực tiễn rất nhiều. Việc nắm vững công thức tính quãng đường và cách vận dụng chính xác sẽ giúp bạn dễ dàng giải quyết nhiều bài toán liên quan đến chuyển động trong đời sống và học tập. Dù cách áp dụng khá đơn giản nhưng bạn cần tính toán cẩn thận để tránh sai lệch số liệu hay đơn vị.