Đề bài cho chúng ta biết:
– Chiều dài bể bơi: 50 m.
– Thời gian bơi từ đầu bể đến cuối bể: 20 s.
– Thời gian bơi từ cuối bể quay về đầu bể: 22 s.
– Chiều dương của độ dịch chuyển được chọn là chiều từ đầu bể bơi đến cuối bể bơi.

Chúng ta sẽ lần lượt giải quyết từng câu hỏi nhé.

a) Độ dịch chuyển của người khi bơi từ đầu bể tới cuối bể

Các em nhớ lại khái niệm độ dịch chuyển nhé. Độ dịch chuyển là đại lượng vector cho biết sự thay đổi vị trí của vật. Nó có hướng và độ lớn. Trong trường hợp này, chúng ta đã chọn chiều từ đầu bể đến cuối bể là chiều dương.

– Vị trí đầu bể: Coi là mốc, có tọa độ \( x_1 = 0 \) m.
– Vị trí cuối bể: Cách đầu bể 50 m, theo chiều dương. Vậy tọa độ là \( x_2 = 50 \) m.

Độ dịch chuyển \( \vec{d} \) được tính bằng công thức:
\( \vec{d} = \vec{x_2} – \vec{x_1} \)
Trong trường hợp chuyển động thẳng và chúng ta đã chọn trục tọa độ, ta có thể viết:
\( d = x_2 – x_1 \)

Thay số vào, ta được:
\( d = 50 \text{ m} – 0 \text{ m} = 50 \text{ m} \)

Vì chiều dương đã được chọn là chiều từ đầu bể đến cuối bể, nên độ dịch chuyển này mang dấu dương.

Vậy, độ dịch chuyển của người khi bơi từ đầu bể tới cuối bể là 50 m, theo chiều dương đã chọn.

b) Tốc độ trung bình khi bơi từ đầu bể đến cuối bể

Tốc độ trung bình được tính bằng quãng đường đi được chia cho thời gian đi hết quãng đường đó. Lưu ý, tốc độ trung bình là một đại lượng vô hướng, chỉ có độ lớn.

– Quãng đường đi từ đầu bể đến cuối bể: Chính là chiều dài bể bơi, \( s_1 = 50 \) m.
– Thời gian bơi từ đầu bể đến cuối bể: \( t_1 = 20 \) s.

Công thức tính tốc độ trung bình \( v_{tb} \) là:
\( v_{tb} = \frac{s}{t} \)

Áp dụng vào trường hợp này:
\( v_{tb1} = \frac{s_1}{t_1} = \frac{50 \text{ m}}{20 \text{ s}} \)

Thực hiện phép tính:
\( v_{tb1} = 2.5 \) m/s

Vậy, tốc độ trung bình của người đó khi bơi từ đầu bể đến cuối bể là 2.5 m/s.

c) Tính quãng đường đi và về

Bây giờ chúng ta xem xét cả quá trình bơi đi và bơi về.

– Quãng đường bơi từ đầu bể đến cuối bể: \( s_1 = 50 \) m.
– Quãng đường bơi từ cuối bể quay về đầu bể: \( s_2 = 50 \) m.

Tổng quãng đường đi và về là \( s_{tổng} \):
\( s_{tổng} = s_1 + s_2 \)
\( s_{tổng} = 50 \text{ m} + 50 \text{ m} = 100 \text{ m} \)

Vậy, quãng đường người đó bơi cả đi và về là 100 m.

d) Vận tốc trung bình trong quãng đường cả bơi đi và về

Vận tốc trung bình là đại lượng vector, được tính bằng độ dịch chuyển tổng cộng chia cho tổng thời gian.

Đầu tiên, chúng ta cần xác định độ dịch chuyển tổng cộng cho cả quá trình bơi đi và về.
– Độ dịch chuyển khi bơi từ đầu bể đến cuối bể: \( \vec{d_1} = 50 \) m (theo chiều dương).
– Khi bơi từ cuối bể quay về đầu bể, người đó di chuyển ngược chiều dương. Vậy độ dịch chuyển khi bơi về sẽ mang dấu âm. Độ lớn của độ dịch chuyển này bằng chiều dài bể bơi.
\( \vec{d_2} = -50 \) m.

Độ dịch chuyển tổng cộng \( \vec{d_{tổng}} \) là:
\( \vec{d_{tổng}} = \vec{d_1} + \vec{d_2} \)
\( \vec{d_{tổng}} = 50 \text{ m} + (-50 \text{ m}) = 0 \text{ m} \)

Tiếp theo, chúng ta cần tính tổng thời gian bơi cả đi và về.
– Thời gian bơi từ đầu đến cuối: \( t_1 = 20 \) s.
– Thời gian bơi từ cuối về đầu: \( t_2 = 22 \) s.

Tổng thời gian \( t_{tổng} \):
\( t_{tổng} = t_1 + t_2 \)
\( t_{tổng} = 20 \text{ s} + 22 \text{ s} = 42 \text{ s} \)

Bây giờ, chúng ta tính vận tốc trung bình \( \vec{v}_{tb} \):
\( \vec{v}_{tb} = \frac{\vec{d}_{tổng}}{t_{tổng}} \)
\( \vec{v}_{tb} = \frac{0 \text{ m}}{42 \text{ s}} \)
\( \vec{v}_{tb} = 0 \) m/s

Vậy, vận tốc trung bình của người đó trong quãng đường cả bơi đi và về là 0 m/s. Điều này có nghĩa là, xét toàn bộ quá trình, vị trí cuối cùng của người đó trùng với vị trí ban đầu.

Các em thấy đó, vật lý không hề khó đúng không nào? Chỉ cần chúng ta hiểu rõ khái niệm và áp dụng đúng công thức là có thể giải quyết được bài toán. Cô hy vọng qua bài tập này, các em đã phân biệt rõ hơn giữa độ dịch chuyển, quãng đường, vận tốc trung bình và tốc độ trung bình. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!