`a)`
Ta có quãng đường hai xe `1` và `2` chuyển động lần lượt là:
`AC = v_1.20 = 0,6.20 = 12 m; BC = v_2.20 = 8 m`
`AB = AC - BC = 4 m`
`b)`
Chọn mốc thời gian lúc hai xe cùng ở `C` (tức là khi đã gặp nhau)
Chu vi đường tròn tâm `O` là: `C = 2piR = 2pi.4 = 8pi (m)`
Thời gian xe `1` đi hết `1` vòng tròn là: `t_1 = C/(v_1) = 40/3 pi`
Thời gian xe `2` đi hết `1` vòng tròn là: `t_2 = C/(v_2) = 20pi`
Khi xe `1` đi nhanh hơn xe `2` đúng `4` vòng khi đó xe `1` đã đi được `x` vòng, còn xe `2` đi được `x-4` vòng. Ta có phương trình
`t_1x = t_2 (x-4)=> 40/3pi.x = 20pi(x-4) <=> (40x)/3 = 20(x-4) <=> x = 12`
Kể từ lúc gặp nhau tại `C`, sau `12.40/3pi= 502,4 (s)= 8'22,4(s)` thì thỏa mãn yêu cầu đề bài
Lúc đó là: `8'42,4 (s)` kể từ khi xe `1` xuất phát tại `A`
`c)`
Vì `C` là tiếp điểm của `AB` với đường tròn nên `OC` vuông góc với `CD` (kiến thức Toán hình `9`, bạn tự tham khảo)
Ta có: `tan30 = (OC)/(CD) => CD = (OC)/(tan30) = 4/(tan30) = 4sqrt3 (m) ` (kiến thức về hệ thức lượng giác của góc nhọn trong tam giác vuông lớp `9`)
Ta có: `hat(COD) = 90^0 - 30^0 = 60^0`
Hướng đi của xe `1` là cung tròn `CE` lớn, có số đo là `60^0 + 180^0 = 240^0`, chiếm `2/3` độ dài đường trong tâm `O`, ta có:
`l_(CE)/C = 2/3 => l_(CE) = 16/3 pi` (lưu lý `l_(CE)` là độ dài cung tròn `CE` lớn, không phải độ dài đoạn thẳng `CE` vì xe đi theo đường tròn từ `C` tới `E`)
Theo bài, ta có:
`(CD)/v_2 = l_(CE)/(v_1') <=> v_1' =(l_(CE))/(CD).v_2 = (8sqrt3)/45.pi (m//s) `
$\textit{Tóm tắt:}$
$v_1=0,6~m/s$
$v_2=0,4~m/s$
$t=20s$
$\underline{r=4~m\hspace{50pt}}$
$\boldsymbol{\S a}~s_1,s_2=~?~m$
$s_{AB}=~?~m$
$\boldsymbol{\S b}~t'=~?~s$
$\boldsymbol{\S c}~v_1'=~?~m/s$
$\textit{Giải:}$
$\boldsymbol{\S a}$ Quãng đường xe $1$ đã đi là:
$s_1=tv_1=20\cdot0,6=12~(m)$
Quãng đường xe $2$ đã đi là:
$s_2=tv_2=20\cdot0,4=8~(m)$
Độ dài của quãng đường $AB$ là:
$s_{AB}=s_1-s_2=12-8=4~(m)$
Vậy quãng đường xe $1,2$ đã đi lần lượt là $12~m$ và $8~m$.
$\boldsymbol{\S b}$ Gọi $t'~(s)$ là thời gian để xe $1$ chuyển động hơn xe $2$ $4$ vòng.
Ta có: $s_1'-s_2'=4l$
$\Leftrightarrow t'v_1-t'v_2=8\pi r$
$\Leftrightarrow t'(v_1-v_2)=8\pi r$
$\Leftrightarrow t'=\dfrac{8\pi r}{v_1-v_2}=\dfrac{8\pi\cdot4}{0,6-0,4}\approx502,7~(s)$
Vậy sau khoảng $502,7s$ thì xe $1$ chuyển động hơn xe $2$ $4$ vòng.
$\boldsymbol{\S c}$ Gọi $v_1'~(m/s)$ là tốc độ lúc này của xe $1$.
$C$ là tiếp điểm của đường tròn $(O)$.
$\Rightarrow~OC\bot CD$
$\Delta OCD\bot$ tại $C$ có $\widehat{CDO}=30^o$
Nên $OD=2OC=2\cdot 4=8~(m)$ (Định lí nửa tam giác đều)
Xét $\Delta OCD\bot$ tại $C$
Có $OD^2=OC^2+CD^2$ (Định lí Py-ta-go)
$\Leftrightarrow CD=\sqrt{OD^2-OC^2}=\sqrt{8^2-4^2}=4\sqrt{3}~(m)$
$\Delta OCD\bot$ tại $C$, góc ngoài $\widehat{COE}$
Có $\alpha=\widehat{COE}=\widehat{OCD}+\widehat{CDO}=90^o+30^o=120^o$
Độ dài cung nhỏ $\overparen{CE}$ là:
$l_{\overparen{CE}}=\dfrac{\pi r\alpha}{180}=\dfrac{\pi\cdot4\cdot120}{180}=\dfrac{8}{3}\pi~(m)$
Quãng đường xe $1$ đã đi là:
$s_{1\overparen{CE}}=l-l_{\overparen{CE}}=2\cdot4\cdot\pi-\dfrac{8}{3}\pi=\dfrac{16}{3}\pi~(m)$
Ta có: $t_1=t_2$
$\Leftrightarrow\dfrac{s_{1\overparen{CE}}}{v_1'}=\dfrac{CD}{v_2}$
$\Leftrightarrow v_1'=\dfrac{s_{1\overparen{CE}}v_2}{CD}=\dfrac{\dfrac{16}{3}\pi\cdot0,4}{4\sqrt 3}\approx0,97~(m/s)$
Vậy tốc độ của xe $1$ lúc này là khoảng $0,97~m/s$.
Vật lý học là môn khoa học tự nhiên tập trung vào sự nghiên cứu vật chất và chuyển động của nó trong không gian và thời gian, cùng với những khái niệm liên quan như năng lượng và lực. Vật lý học là một trong những bộ môn khoa học lâu đời nhất, với mục đích tìm hiểu sự vận động của vũ trụ. Hãy khám phá và hiểu rõ những quy luật tự nhiên xung quanh chúng ta!
Lớp 8 - Năm thứ ba ở cấp trung học cơ sở, học tập bắt đầu nặng dần và sang năm lại là năm cuối cấp, áp lực lớn dần. Hãy chú ý đến sức khỏe, cân bằng giữa học và nghỉ ngơi để đạt hiệu quả tốt nhất!
Copyright © 2024 Giai BT SGK