Đơn vị của vận tốc

Vận tốc là một đại lượng quen thuộc trong vật lý, toán học,…Chúng được dùng để mô tả tốc độ chuyển động của các vật thể trong không gian. Và để có thể diễn tả được chính xác về đại lượng này, chúng ta cần sử dụng các đơn vị đo vận tốc phù hợp.

Vậy các đơn vị của vận tốc là gì? Các công thức tính vận tốc được biểu diễn như thế nào? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu những điều này thông qua bài viết dưới đây nhé.

Tìm hiểu về vận tốc

Vân tốc là một đại lượng vật lý, dùng để mô tả sự chuyển động có hướng của một vật thể trong khoảng thời gian xác định. Đại lượng vận tốc thường có ký hiệu là v ( bắt nguồn từ chữ Latinh “velocitas”). Ngoài ra, vận tốc được biểu diễn dưới dạng một đại lượng vector có hướng. Trong đó:

• Hướng của mũi tên sẽ thể hiện được chiều chuyển động của vật thể trong không gian.
• Độ dài của mũi tên sẽ cho biết sự nhanh hay chậm của chuyển động.

Đơn vị của vận tốc

Vận tốc là một đại lượng không chỉ được sử dụng trong ngành vật lý, toán học, mà chúng còn được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác như thể thao, giải trí, kỹ thuật, y tế,….Cũng chính vì vậy nên trong từng môi trường ứng dụng mà đơn vị của vận tốc lại được biểu diễn dưới dạng khác nhau. Tuy nhiên, các đơn vị này thường được đo bằng đơn vị quãng được đi được trong một khoảng thời gian nhất định chia cho đơn vị thời gian vật thể đi hết quãng đường đó.

Dưới đây là bảng đơn vị đo vận tốc được sử dụng phổ biến hiện nay:

Để đo vận tốc của vật thể, chúng ta có thể sử dụng các đơn vị sau:

• Đơn vị m/s ( mét trên giây): đây là đơn vị phổ biến nằm trong hệ thống đo lường quốc tế SI. Chúng cho biết khoảng cách di chuyển một mét trong một giây. Ví dụ, vận tốc của xe đạp là 2m/s. Điều này có nghĩa là một người đi xe đạp di chuyển được 2 mét trong vòng 1 giây.
• Đơn vị km/h ( kilomet trên giờ): đơn vị này cho biết khoảng cách di chuyển một km trong một giờ. Ví dụ vận tốc của xe ô tô là 50km/h. Có nghĩa là xe ô tô di chuyển được 50 km trong thời gian là 1 giờ đồng hồ.
• mph ( dặm trên giờ): đây là đơn vị đo lường nằm trong hệ thống đo lường của Anh. Nó cho biết khoảng cách di chuyển một dặm của vật thể trong thời gian một giờ. Một dặm sẽ tương đương với 1,609344 km.
• Knot ( hải lý trên giờ): đơn vị này thường được dùng trong hàng hải để đo vận tốc của tàu thuyền,…Đơn vị này sẽ tương đương với 1 mph ( một dặm trên giờ) hoặc 1,852 km/h ( kilomet trên giờ).
• ft/s (feet trên giây): thể hiện khoảng cách di chuyển của 1 feet trong thời gian 1 giây. 1 feet sẽ tương đương với 0,3048 m. Tuy nhiên, đơn vị của vận tốc này không được sử dụng phổ biến như những đơn vị trên.

Tuy nhiên, tùy vào môi trường, mục đích sử dụng mà chúng ta có thể quy đổi các đơn vị vận tốc trên với nhau, sao cho phù hợp và chính xác nhất.

So sánh vận tốc và tốc độ

Về cơ bản thì tốc độ và vận tốc đều được dùng để chỉ sự nhanh hay chậm của chuyển động trong một khoảng không gian nhất định. Đồng thời, cả hai đơn vị này đều được tính bằng tỷ lệ giữa quãng đường đi được và thời gian mà vật di chuyển hết quang đường đó.

Tuy nhiên, sự khác nhau giữa vận tốc và tốc độ đó là :

• Vận tốc là một đại lượng vector có hướng. Do đó, chúng có thể cho biết được hướng chuyển động của vật thể cũng như sự nhanh hay chậm của vật thể.
• Tốc độ là một đại lượng vô hướng. Do đó, chúng chỉ có thể biểu diễn được mức độ chuyển động nhanh hay chậm của vật thể.

Một số vận tốc đang được sử dụng hiện nay

• Vận tốc đều: là một đại lượng vật lý dùng để diễn tả tốc độ không thay đổi theo thời gian. Hay nói cách khác, trong suốt quãng đường đó, vận tốc đều không có bất kỳ sự thay đổi nào về độ lớn hay hướng di chuyển. Ví dụ về vận tốc đều: một chiếc xe máy di chuyển liên tục với vận tốc 40 km/h.
• Vận tốc biến thiên: được hiểu là sự thay đổi của vận tốc theo thời gian. Khi đó, vận tốc này có thể tăng lên hoặc giảm xuống tùy thuộc vào sự thay đổi của điều kiện, môi trường di chuyển.
• Vận tốc góc: dùng để diễn tả sự thay đổi góc quay của vật thể khi chúng di chuyển quanh một trục cố định trong một đơn vị thời gian. Vận tốc góc thường được áp dụng trong các lĩnh vực như thiên văn học, kỹ thuật, nghiên cứu chuyển động quay của bánh xe,…
• Vận tốc dòng chảy: dùng để thể hiện tốc độ di chuyển của chất lỏng hoặc khí trong một môi trường xác định.
• Vận tốc âm thanh: được hiểu là tốc độ của sóng âm truyền qua một môi trường. Do đó, đại lượng này thường bị ảnh hưởng bởi các đặc tính của môi trường, bao gồm nhiệt độ, áp suất,…Đơn vị của vận tốc âm thanh thường là m/s hoặc ft/s.
• Vận tốc ánh sáng: có nghĩa là tốc độ ánh sáng truyền đi trong môi trường chân không. Đại lượng này thường được sử dụng trong ngành vật lý, thiên văn học. Đơn vị đo vận tốc anh sáng là m/s hoặc ft/s.

Công thức tính vận tốc

Vận tốc là một trong những đại lượng vật lý được sử dụng phổ biến hiện nay. Tuy nhiên, để có thể đưa ra một con số cụ thể, chính xác thì công thức tính vận tốc cần được thực hiện cẩn thiện, kỹ lưỡng.

Công thức tính vận tốc được áp dụng rộng rãi hiện nay đó là: v= s / t

Trong đó:

• v: là độ lớn của vận tốc. Đơn vị: m/s ( mét trên giây).
• s: quãng đường đi được. Đơn vị đo quãng đường là m ( mét).
• t: là một đại lượng vật lý dùng để mô tả thời gian vật đi hết quãng đường đó. Đơn vị thời gian là s ( giây).

Tuy nhiên, thì không phải lúc nào vận tốc cũng được tính bằng công thức trên. Vậy hãy cùng theo chân chúng tôi để khám phá thêm một số công thức tính vận tốc khác nữa nhé.

Công thức tính vận tốc tức thời

Trong tiếng anh, vận tốc tức thời có tên gọi là instantaneous velocity. Đại lượng này được hiểu là vận tốc tại một thời điểm cụ thể trên đường đi của vật. Từ đó, chúng cho biết sự di chuyển nhanh hay chậm của vậy thể tại thời điểm đó.

Ví dụ trong một hệ thống, van điều khiển được sử dụng để kiểm soát lưu lượng dòng chảy chất. Khi van mở một góc 40 độ, lưu lượng chất lỏng có thể là 30 lít/phút.

Công thức tính vận tốc tức thời được biểu diễn như sau: v = v0 + a. (t – t0)

Trong đó:

• v: là độ lớn của vận tốc tức thời. Đơn vị đo vận tốc tức thời là m/s (mét trên giây).
• v0: là vận tốc ban đầu của vật thể. Đơn vị: m/s.
• a: là gia tốc (đơn vị: m/s2).
• t: là một đại lượng vật lý dùng để mô tả thời gian hiện tại ( đơn vị: giây (s)).
• t0: là thời điểm ban đầu ( đơn vị: s).

Công thức chỉ được áp dụng khi chúng ta biết được vận tốc chuyển động ban đầu của vật thể, gia tốc và thời gian diễn ra sự di chuyển.

Tuy nhiên, trong trường hợp vận tốc ban đầu bằng 0 thì công thức sẽ được rút gọn như sau: v = a*t.

Ví dụ : một chiếc xe di chuyển từ trạng thái nghỉ và tăng tốc đều với gia tốc là 3 m/s2. Hãy tính vận tốc tức thời của xe sau khi xuất phát được 4 giây.

Dựa vào công thức trên, ta có vận tốc tức thời của xe sau khi xuất phát được 4s là :

v = 3 * 4= 12 (m/s).

Trong trường hợp chỉ biết vận tốc ban đầu, gia tốc và khoảng cách quãng đường di chuyển , thì chúng ta có thể áp dụng công thức dưới đây: v^2= v0^2 + 2.a.Δs 

Trong đó:

• v: là vận tốc tức thời (đơn vị: m/s).
• v0: vận tốc ban đầu ( đơn vị m/s).
• a: gia tốc ( đơn vị m/s2).
• Δs: quãng đường đã đi được trong thời gian di chuyển (đơn vị: m).

Ví dụ: một chiếc xe ô tô bắt đầu di chuyển với vận tốc 10m/s. Hãy tính vận tốc tức thời của xe khi chúng đi được quãng đường dài 75m, biết giá trị gia tốc là 2m/s2.

Theo công thức trên, vận tốc tức thời của xe khi chúng đi được 75m là:

v^2= 10^2 + 2*2*75= 400 => v= 20 (m/s)

Công thức tính vận tốc trung bình

Vận tốc trung bình là một đại lượng vật lý dùng để chỉ tốc độ di chuyển trung bình của vật thể trong một khoảng thời gian nhất định. Đại lượng này được xác định bằng tỷ lệ giữa tổng quãng đường đi được và tổng thời gian di chuyển. Bên cạnh đó, đơn vị của vận tốc trung bình thường là m/s và km/h,…

Công thức tính vận tốc trung bình được biểu diễn như sau: v = Δr/ Δt

Trong đó:

• v: vận tốc trung bình ( thường được tính bằng m/s hoặc km/h).
• Δr: tổng quãng đường mà vật thể đó di chuyển được ( đơn vị: mét (m) hoặc kilomet (km)).
• Δt: tổng thời gian di chuyển hết quãng đường của vật thể ( đơn vị: s hoặc h).

Ngoài ra: Δr = r – r0

• r: là vị trí di chuyển lúc sau của vật thể (đơn vị: m hoặc km).
• r0: vị trí ban đầu của vật khi chưa di chuyển ( đơn vị: m hoặc km).

Δt= t – t0

• t: thời gian vật thể đi hết quãng đường đó. Đơn vị đo: s hoặc h.
• t0: thời điểm ban đầu khi vật thể chưa di chuyển ( đơn vị: s hoặc h).

Ví dụ: Giả sử một chiều xe di chuyển từ vị trí 20km đến 100 km. Thời gian xe bắt đầu di chuyển là 1 giờ và kết thúc lúc 3 giờ. Hãy tính vận tốc trung bình của xe trong suốt quãng thời gian di chuyển.

Áp dụng công thức trên, chúng ta có thể tính được vận tốc trung bình của xe là:

v = ( 100 – 20) / ( 3 – 1) = 40 (km/h)

Công thức tính vận tốc vector

Vận tốc vector dùng để mô tả tốc độ di chuyển nhanh hay chậm của vật thể trong không gian ba chiều. Đại lượng này được biểu diễn dưới dạng một vector có độ lớn và có hướng.

Đại lượng vận tốc vector có thể tính toán được khi biết vị trí ban đầu và vị trí hiện tại của vật thể, cùng với đó là khoảng thời gian di chuyển của chúng. Công thức tính vận tốc vector được trình bày như sau: v = Δr/ Δt

Trong đó:

• v: vận tốc vector, đơn vị đo là m/s hoặc km/h.
• Δr: vector vị trí ( đơn vị: mét (m) hoặc kilomet (km)).
• Δt: tổng thời gian di chuyển của vật thể giữa hai vị trí ( đơn vị: s hoặc h).

Công thức tính cộng vận tốc

Công thức tính cộng vận tốc được biểu diễn như sau: vAB = vA + vB

Trong đó:

• vAB: là vận tốc tương đối (đơn vị: km/h hoặc m/s).
• vA: là vận tốc của vật A. Đơn vị: km/h hoặc m/s.
• vB: là vận tốc của vật B. Đơn vị: km/h hoặc m/s.

Một số lưu ý khi sử dụng công thức tính toán trên:

• Đảm bảo hướng di chuyển của vật A và vật B phải cùng chiều với nhau. Trong trường hợp khác chiều, thì cần áp dụng thêm định luật Cosin để đảm bảo kết quả tính toán được chính xác.
• Đơn vị của vận tốc giữa vật A và vật B phải chung một đơn vị đo. Nếu một vật sử dụng đơn vị km/h, vật còn lại là m/s thì cần tiến hành đổi chúng về một đơn vị thống nhất.

Ứng dụng của vận tốc

Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của vận tốc trong thực tiễn cuộc sống:

• Ngành giao thông vận tải: vận tốc được dùng để đo lường tốc độ di chuyển nhanh, chậm của các phương tiện tham gia giao thông như xe máy, xe đạp, ô tô, máy bay,…Từ đó, giúp người sử dụng phương tiện giao thông có thể kiểm soát được vận tốc, đảm bảo sự an toàn trong quá trình di chuyển.
• Lĩnh vực thể thao: được sử dụng để đánh giá kỹ thuật, hiệu suất của vận động viên khi tham gia các bộ môn thể thao như đua thuyền, bơi lội,…
• Ngành địa chất: vận tốc được sử dụng để đo lường, tính toán tốc độ di chuyển của các hiện tương như sự chuyển động của đất đai, tảng đá,…
• Ngành hàng không vũ trụ: dùng để tính toán vận tốc của các thiết bị máy bay, tên lửa,…Thông qua đó, sẽ giúp chúng ta tiếp cận và khám phá được nhiều điều thú vị hơn về không gian vũ trụ.
• Lĩnh vực kinh tế: được dùng để đánh giá hiệu suất của các quy trình, hoạt động kinh tế như sản xuất, vận chuyển,…Qua đó, sẽ có biện pháp cải thiện, khắc phục nhằm tối ưu hóa lợi ích kinh tế, tăng cường lợi nhuận cho doanh nghiệp.
• Sử dụng trong các ngành khoa học, công nghệ, điện tử, máy móc,…
• Ngành hóa học, vật lý: dùng để tính toán tốc độ phản ứng nhanh chậm của các chất hóa học, vật lý.

Tổng hợp một số câu hỏi liên quan đến vận tốc

Vận tốc mang giá trị âm được không

Câu trả lời là có. Sở dĩ vận tốc có thể mang giá trị âm là bởi vi đây là một đại lượng vector. Điều này có nghĩa là chúng sẽ có cả hướng và độ lớn. Chính vì vậy, khi nhắc đến vận tốc âm tức là đang nói về hướng di chuyển của chúng. Ví dụ khi chúng ta di chuyển về phía trước, thì lúc đó, vận tốc này có thể được coi là vận tốc dương. Còn nếu di chuyển theo chiều hướng ngược lại thì được coi là vận tốc âm.

Tuy nhiên, dù là vận tốc âm hay dương thì chúng cũng đều có đơn vị đo giống nhau.

So sánh vận tốc tức thời và vận tốc trung bình

Một số điểm khác nhau cơ bản giữa vận tốc tức thời và vận tốc trung bình:

1. Khái niệm

Vận tốc tức thời được hiểu là tốc độ di chuyển nhanh hay chậm của vật thể tại một thời điểm xác định cụ thể. Trong khi, vận tốc trung bình lại là tỷ lệ của tổng quãng đường di chuyển được và tổng thời gian đi hết quãng đường đó.

2. Đặc điểm

Vận tốc tức thời có thể được thay đổi liên tục theo thời gian. Còn vận tốc trung bình thì không phản ánh được sự thay đổi liên tục của vận tốc trong suốt quãng đường di chuyển.

3. Cách tính toán

Vận tốc tức thời thì được tính toán tại một thời điểm cụ thể trong quãng đường di chuyển. Còn vận tốc trung bình thì được tính toán từ tổng quãng đường và thời gian di chuyển.

Tuy nhiên, cả hai địa lượng trên đều có đơn vị đo lường chung là m/s và km/h,…Tùy vào từng môi trường, lĩnh vực ứng dụng mà chúng ta sử dụng đơn vị đo cho phù hợp.

Vận tốc của vật thể sẽ thay đổi như thế nào trong chuyển động rơi tự do

Trong trường hợp vật rơi tự do, công thức tính vận tốc sẽ được biểu diễn dưới dạng như sau: v= g * t.

Trong đó:

• v: vận tốc rơi tự do của vật (đơn vị m/s).
• g: gia tốc của chuyển động rơi tự do (đơn vị: m/s2).
• t: thời gian rơi ( đơn vị: s).

Thông thường, mọi vật rơi tự do đều có cùng một giá trị gia tốc. Khi đó, g= 9,8 m/s2 hoặc g = 10m/s2. Chính vì vậy, dựa vào công thức trên, chúng ta có thể khẳng định rằng trong chuyển động rơi tự do, vận tốc của vật thể sẽ thay đổi theo thời gian. Nếu thời gian rơi càng nhanh thì vận tốc càng lớn và ngược lại.

Kết luận

Như vậy, là vừa rồi chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu khái niệm vận tốc là gì, đơn vị của vận tốc và các công thức tính vận tốc được biểu diễn như thế nào. Hy vọng với những thông tin mà chúng tôi vừa chia sẻ sẽ giúp bạn có thêm những kiến thức bổ ích cũng như áp dụng chúng vào thực tế một cách hiệu quả.

Cuối cùng, xin cảm ơn quý bạn đọc đã quan tâm đến bài viết của chúng tôi.