Thí nghiệm 5.2 · Thuyền qua sông · tổng hợp vận tốc

Phòng thí nghiệm Vật lí · Thí nghiệm 5.2

Thuyền qua sông · tổng hợp vận tốc

Thuyền vừa chạy theo hướng mũi vừa bị dòng nước cuốn đi. Chọn hướng lái, xem quỹ đạo, hình bình hành vận tốc và bảng t, x, y, vₓ, vᵧ; chọn khoảng thời gian Δt để xem độ dịch chuyển Δd₁₂, Δd₂₃, Δd₁₃. Kí hiệu: 1 là thuyền, 2 là nước, 3 là bờ.

{\vec{v}}_{13} = {\vec{v}}_{12} + {\vec{v}}_{23}

tt = 0,0 / 37,5 s

Hình bình hành vận tốccộng vectơ

vₓ (dọc bờ)

1,40 m/s

vᵧ (qua sông)

3,20 m/s

|v| so với bờ

3,49 m/s

Hướng so với bờ

66,4°

Độ dịch chuyển trong Δt = 0,1 sv = Δd/Δt

	dọc bờ (m)	qua sông (m)	độ lớn (m)	v = Δd/Δt (m/s)
Δd₁₂ (thuyền/nước)	0,0	0,3	0,3	3,20
Δd₂₃ (nước/bờ)	0,1	0,0	0,1	1,40
Δd₁₃ = Δd₁₂ + Δd₂₃	0,1	0,3	0,3	3,49

Cộng các độ dịch chuyển theo vectơ, rồi chia cho Δt thì ra đúng v₁₃ = v₁₂ + v₂₃.

Bảng số liệuT = 37,5 s · trôi 52,5 m

t (s)	x (m)	y (m)	vₓ (m/s)	vᵧ (m/s)
0,0	0,0	0,0	1,40	3,20
7,5	—	—	—	—
15,0	—	—	—	—
22,5	—	—	—	—
30,0	—	—	—	—
37,5	—	—	—	—

Hai chuyển động thành phần độc lập nhau: y = vᵧt quyết định thời gian qua sông, x = vₓt quyết định độ trôi.

Giải bài toán bằng thí nghiệm

Một thuyền máy luôn hướng mũi vuông góc với bờ, vận tốc của thuyền so với nước là 4 m/s; nước chảy với vận tốc 3 m/s so với bờ. Sông rộng 100 m. Tính thời gian qua sông, khoảng cách bị trôi xuống hạ lưu và độ lớn vận tốc của thuyền so với bờ.

Bước 1 · Tự giải ra giấy, nhập đáp số của em

Thời gian qua sôngsKhoảng trôimĐộ lớn vận tốc so với bờm/s

Bước 2 · Nạp số liệu của đề vào thí nghiệm

Đại lượng	Em tính	Thí nghiệm đo
Thời gian qua sông	—	chưa đo
Khoảng trôi	—	chưa đo
Độ lớn vận tốc so với bờ	—	chưa đo

Khớp nếu sai lệch không quá 1% (chấp nhận làm tròn).

Hướng lái

Góc lái θ (dương: chếch ngược dòng)

độ

Khoảng thời gian Δt

Vectơ chạy theo thuyền (t₂ = thời gian hiện tại)

Δt = t₂ − t₁ = 0,1 s: các vectơ Δd dài ra cùng với thuyền, luôn có Δd₁₃ = Δd₁₂ + Δd₂₃.

Hiện vectơ độ dịch chuyển Δd

Δt không vượt quá thời gian qua sông T = 37,5 s.

Thông số

v₁₂ (thuyền/nước)

m/s

v₂₃ (nước/bờ)

m/s

Bề rộng L

Công thức

Cộng vận tốc: ${\vec{v}}_{13} = {\vec{v}}_{12} + {\vec{v}}_{23}$ (1: thuyền, 2: nước, 3: bờ)

Trong khoảng Δt: $Δ {\vec{d}}_{13} = Δ {\vec{d}}_{12} + Δ {\vec{d}}_{23}, v = \frac{Δ d}{Δ t}$

Qua sông: $v ᵧ = v_{12} \cos θ, T = \frac{L}{v_{12} \cos θ}$

Dọc bờ: $v ₓ = v_{23} - v_{12} \sin θ; trôi s = v ₓ T$

Cập đối diện: $\sin θ = \frac{v_{23}}{v_{12}}$

Thuyền qua sông · tổng hợp vận tốc

dọc bờ (m)

qua sông (m)

độ lớn (m)

v = Δd/Δt (m/s)

Δd₁₂ (thuyền/nước)

0,0

0,3

3,20

Δd₂₃ (nước/bờ)

0,1

0,0

0,1

1,40

Δd₁₃ = Δd₁₂ + Δd₂₃

0,1

0,3

3,49

t (s)

x (m)

y (m)

vₓ (m/s)

vᵧ (m/s)

0,0

1,40

3,20

7,5

—

15,0

—

22,5

—

30,0

—

37,5

—

Đại lượng

Em tính

Thí nghiệm đo

Thời gian qua sông

—

chưa đo

Khoảng trôi

—

chưa đo

Độ lớn vận tốc so với bờ

—

chưa đo