Chất điểm chuyển động thẳng với vận tốc biến đổi theo qui luật: v = v0 – kt2 (SI), với v0 và k là những hằng số dương. Tính tốc độ trung bình của chất điểm trong thời gian từ lúc t = 0 cho đến khi dừng.
Trả lời:
Đáp án đúng: C
Để giải bài toán này, ta cần thực hiện các bước sau:
1. **Tìm thời điểm chất điểm dừng lại:**
Chất điểm dừng lại khi vận tốc v = 0. Từ phương trình v = v0 - kt^2, ta có:
0 = v0 - kt^2
t^2 = v0/k
t = √(v0/k) (chỉ xét thời gian dương)
2. **Tính quãng đường đi được từ t = 0 đến t = √(v0/k):**
Quãng đường đi được là tích phân của vận tốc theo thời gian:
s = ∫[0, √(v0/k)] (v0 - kt^2) dt
s = [v0t - (k/3)t^3] |[0, √(v0/k)]
s = v0√(v0/k) - (k/3)(√(v0/k))^3
s = v0√(v0/k) - (k/3)(v0/k)√(v0/k)
s = v0√(v0/k) - (1/3)v0√(v0/k)
s = (2/3)v0√(v0/k)
3. **Tính tốc độ trung bình:**
Tốc độ trung bình là quãng đường chia cho thời gian:
v_tb = s / t
v_tb = [(2/3)v0√(v0/k)] / √(v0/k)
v_tb = (2/3)v0
Vậy đáp án đúng là C. vtb = 2v0/3