Chuyển động tuyến tính, hay chuyển động thẳng, đề cập đến chuyển động của một vật dọc theo một đường thẳng từ điểm này đến điểm khác. Loại chuyển động này là một trong những khái niệm cơ bản nhất trong vật lý, đóng vai trò là nền tảng để hiểu các chuyển động và động lực học phức tạp hơn. Chuyển động tuyến tính có thể được mô tả dưới dạng khoảng cách, độ dịch chuyển, tốc độ, vận tốc và gia tốc.
Khoảng cách là một đại lượng vô hướng biểu thị tổng chiều dài đường đi được bao phủ bởi một vật thể đang chuyển động mà không quan tâm đến hướng của nó. Nó được đo bằng đơn vị chiều dài như mét (m) hoặc km (km).
Mặt khác, độ dời là một đại lượng vectơ biểu thị sự thay đổi vị trí của một vật. Nó tính đến cả độ lớn và hướng. Độ dịch chuyển được định nghĩa là khoảng cách ngắn nhất từ vị trí ban đầu đến vị trí cuối cùng của vật thể và được đo bằng cùng đơn vị với khoảng cách.
\( \textrm{Khoảng cách} = \textrm{Tổng chiều dài đường đi được bao phủ} \) \( \textrm{Sự dịch chuyển} = \textrm{Vị trí cuối cùng} - \textrm{Vị trí ban đầu} \)Tốc độ là một đại lượng vô hướng mô tả tốc độ chuyển động của một vật. Nó được định nghĩa là quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian. Đơn vị tiêu chuẩn của tốc độ là mét trên giây (m/s).
Vận tốc, tương tự như độ dịch chuyển, là một đại lượng vectơ. Nó mô tả tốc độ thay đổi độ dịch chuyển và bao gồm cả độ lớn (tốc độ) và hướng. Vận tốc có thể được tính bằng cách chia độ dịch chuyển cho khoảng thời gian xảy ra sự thay đổi vị trí.
\( \textrm{Tốc độ} = \frac{\textrm{Khoảng cách}}{\textrm{Thời gian}} \) \( \textrm{vận tốc} = \frac{\textrm{Sự dịch chuyển}}{\textrm{Thời gian}} \)Gia tốc là đại lượng vectơ mô tả tốc độ thay đổi vận tốc. Nó cho biết một vật thể tăng tốc, giảm tốc độ hoặc thay đổi hướng của nó nhanh như thế nào. Đơn vị tiêu chuẩn của gia tốc là mét trên giây bình phương (m/s \(^2\) ).
\( \textrm{Sự tăng tốc} = \frac{\textrm{Thay đổi vận tốc}}{\textrm{Thời gian}} \)Chuyển động của vật thể có thể được mô tả chính xác bằng cách sử dụng một tập hợp các phương trình được gọi là phương trình chuyển động. Các phương trình này áp dụng cho vật chuyển động với gia tốc không đổi dọc theo một đường thẳng. Có ba phương trình chuyển động cơ bản:
1. \(v = u + at\) 2. \(s = ut + \frac{1}{2}at^2\) 3. \(v^2 = u^2 + 2as\)Trong đó: - \(v\) là vận tốc cuối cùng, - \(u\) là vận tốc ban đầu, - \(a\) là gia tốc, - \(t\) là thời gian, và - \(s\) là độ dịch chuyển.
Hãy xem xét một chiếc ô tô bắt đầu dừng lại ở đèn giao thông và tăng tốc với tốc độ không đổi \(3 \, \textrm{bệnh đa xơ cứng}^2\) trong \(5\) giây. Chúng ta có thể sử dụng các phương trình chuyển động để mô tả chuyển động của ô tô.
Cho: - Vận tốc ban đầu ( \(u\) ) = \(0 \, \textrm{bệnh đa xơ cứng}\) , - Gia tốc ( \(a\) ) = \(3 \, \textrm{bệnh đa xơ cứng}^2\) , - Thời gian ( \(t\) ) = \(5 \, \textrm{S}\) .
Sử dụng \(v = u + at\) , vận tốc cuối cùng của ô tô ( \(v\) ) có thể được tính như sau:
\( v = 0 + (3 \times 5) = 15 \, \textrm{bệnh đa xơ cứng} \)Để tìm độ dịch chuyển ( \(s\) ), chúng ta sử dụng \(s = ut + \frac{1}{2}at^2\) :
\( s = (0 \times 5) + \frac{1}{2} \times 3 \times (5^2) = 37.5 \, \textrm{tôi} \)Ví dụ này chứng tỏ cách mô tả và tính toán chuyển động tuyến tính của ô tô bằng cách sử dụng các khái niệm và phương trình vật lý cơ bản.
Chuyển động tuyến tính là một khái niệm quan trọng trong vật lý cung cấp sự hiểu biết cơ bản về cách các vật chuyển động theo đường thẳng. Bằng cách nghiên cứu chuyển động tuyến tính, chúng ta có thể mô tả và dự đoán chuyển động của các vật thể bằng khoảng cách, độ dịch chuyển, tốc độ, vận tốc và gia tốc. Các phương trình chuyển động cung cấp một bộ công cụ mạnh mẽ để tính toán các khía cạnh khác nhau của chuyển động tuyến tính của các vật thể với gia tốc không đổi.
