1. Biết độ dịch chuyển trong chuyển động thẳng biến đổi đều có độ lớn bằng diện tích giới hạn đồ thị (v – t) trong thời gian t của chuyển động và các trục tọa độ. Hãy chứng minh rằng công thức tính độ lớn của độ dịch chuyển trong chuyển động thẳng biến đổi đều là:
d = vot + \(\dfrac{1}{2}\)at2 (9.4)
2. Từ công thức (9.2) và (9.4) chứng minh rằng:
v2−vo2 = 2.a.d (9.5)
1. Lấy ví dụ minh họa đồ thị hình 9.3 (SGK tr. 41).
Ta sẽ tính độ dịch chuyển \(d\) của chất điểm có đồ thị vận tốc - thời gian như hình 9.3 trên.
Như đã biết theo đầu bài, độ dịch chuyển của chất điểm có độ lớn bằng với diện tích hình thang giới hạn bởi đồ thị (v - t) và trục tọa độ Ov, Ot.
Từ đồ thị, ta thấy được đáy nhỏ của hình thang có độ lớn là \(v_0\), đáy lớn của hình thang có độ lớn là \(v\) và chiều cao của hình thang có độ lớn là thời gian \(t\).
Công thức tính diện tích hình thang là: \(S=\dfrac{1}{2}\left(a+b\right)h\) với \(a,b,h\) lần lượt là độ dài đáy nhỏ, đáy lớn và chiều cao.
Áp dụng vào bài toán, ta được: \(d=S=\dfrac{1}{2}\left(v+v_0\right)t\)
\(=\dfrac{1}{2}vt+\dfrac{1}{2}v_0t\).
Mà: \(v=v_0+at\), thay vào ta được:
\(d=\dfrac{1}{2}\left(v_0+at\right)t+\dfrac{1}{2}v_0t\)
\(\Rightarrow d=\dfrac{1}{2}v_0t+\dfrac{1}{2}at^2+\dfrac{1}{2}v_0t\)
\(\Rightarrow d=v_0t+\dfrac{1}{2}at^2\) (điều phải chứng minh).
2. Ta có: \(\left\{{}\begin{matrix}v=v_0+at\\d=v_0t+\dfrac{1}{2}at^2\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow v^2-v_0^2=\left(v+v_0\right)\left(v-v_0\right)\)
\(=\left(v_0+at+v_0\right)\left(v_0+at-v_0\right)\)
\(=at\left(2v_0+at\right)\)
\(=2a\left(v_0t+\dfrac{1}{2}at^2\right)=2ad\) (điều phải chứng minh).
