Nếu bạn quan sát đồng hồ tốc độ của xe hơi khi bạn đi trên đường giao thông thành phố, nó sẽ không giữ nguyên vị trí trong khoảng thời gian dài.
Điều này có nghĩa là vận tốc của xe hơi không phải là một hằng số. Giả sử rằng đồng hồ tốc độ chỉ vận tốc xác định tại mọi thời điểm, nhưng liệu vận tốc “tức thời” của xe có xác định hay không ? Chúng ta sẽ nghiên cứu tỉ mỉ thông qua ví dụ về quả bóng rơi.
Ví dụ . Giả sử một quả bóng rơi từ tầng trên cùng của toà tháp CN ở Toronto, cách mặt đất 450 m. Tìm vận tốc của quả bóng sau 5s.
Cách đây 4 thế kỷ, dựa vào thực nghiệm Galileo đã khám phá rằng khoảng cách rơi tương ứng của bất kì vật thể nào sẽ tỉ lệ thuận với bình phương của thời gian tính từ thời điểm bắt đầu rơi ( mô hình này bỏ qua sức cản của không khí). Nếu khoảng cách rơi sau t s được kí hiệu là s(t) và đo bằng đơn vị m thì Quy tắc Galileo được biểu diễn dưới dạng: S(t) = 4,9t2
Thật khó có thể tìm vận tốc sau 5 s bởi vì ta thấy thời gian (t=5) là một hằng số đơn lẻ không tìm thấy được sự liên hệ với các thành phần khác trong một khoảng thời gian nào đó. Tuy nhiên, chúng ta có thể xấp xỉ con số này bằng cách tính vận tốc trung bình trên khoảng thời gian ngắn bằng 1/10 s từ 5 đến 5,1 s.
Vận tốc trung bình
Bảng sau chỉ ra kết quả vận tốc trung bình theo các khoảng thời gian nhỏ dần thông qua các công cụ tính toán đơn giản.
Khoảng thời gian |
Vận tốc trung bình |
[5;6] |
53,9 |
[5;5,1] |
49,49 |
[5;5,05] |
49,245 |
[5;5,01] |
49,049 |
[5;5,001] |
49,0049 |
Nó nói lên rằng, khi chu kì thời gian còn ngắn thì vận tốc trung bình còn xích lại gần 49m/s. Vận tốc tức thời khi t = 5 được xác định là giới hạn của thương giữa giá trị vận tốc trung bình trên khoảng thời gian tương ứng rất bé bắt đầu từ thời điểm t = 5. Vậy vận tốc (tức thời) sau 5 s là V = 49 m/s
» Tin mới nhất:
» Các tin khác: