Cùng DapAnHay tìm hiểu xem thế nào là sự rơi tự do, quá trình rơi nhanh hay chậm có phụ thuộc vào khối lượng của vật hay không? Nguyên nhân làm cho các vật rơi nhanh chậm khác nhau không? Thông qua nội dung Bài 10: Sự rơi tự do môn Vật Lý 10 chương trình SGK Kết nối tri thức do ban biên tập DapAnHay biên soạn. Mời các em cùng tham khảo!
- Sự rơi nhanh hay chậm của vật phụ thuộc vào độ lớn của lực cản không khí tác dụng lên vật. Lực cản càng nhỏ so với trọng lực tác dụng lên vật thì vật sẽ rơi càng nhanh và ngược lại.
- Newton đã làm thí nghiệm với các ống hút chân không. Hai vật rơi là viên bi chì và chiếc lông chim. Kết quả cho thấy trong chân không hai vật rơi nhanh như nhau.
Trong ống có không khí Trong ống không có không khí
Hình 10.1. Thí nghiệm về sự rơi tự do
Nếu loại bỏ được sức cản của không khí, mọi vật rơi nhanh như nhau. |
---|
a. Sự rơi tự do
- Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực.
- Nếu vật rơi trong không khí mà độ lớn của lực cản không khí không đáng kể so với trọng lượng của vật thì cũng coi là rơi tự do.
Chuyển động rơi chỉ chịu tác dụng của trọng lực gọi là rơi tự do. |
---|
b. Đặc điểm của chuyển động rơi tự do
- Phương và chiều: Sự rơi tự do có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống.
- Tính chất: Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.
- Gia tốc rơi tự do:
+ Gia tốc rơi tự do kí hiệu là \(g\), giá trị của \(g\) phục thuộc vào vĩ độ địa lí và độ cao.
+ Ở gần bề mặt Trái Đất, người ta thường lấy giá trị của \(g\) bằng 9,8 m/s2.
- Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều theo phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống. - Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, mọi vật đều rơi tự do với cùng gia tốc \(g\). Gia tốc rơi tự do ở các nơi khác nhau trên Trái Đất thì khác nhau. |
---|
c. Công thức rơi tự do
Độ dịch chuyển, quãng đường đi được tại thời điểm t:
\(d=s=\dfrac{1}{2}.g.t^2\)
Vận tốc tức thời tại thời điểm t:
\(\text{v}_t=g.t\)
Liên hệ giữa vận tốc và quãng đường đi được với gia tốc: \(\text{v}_t^2=2.g.s\)
Bài tập vận dụng: Một người thả một hòn bi từ trên cao xuống đất và đo được thời gian rơi là 3,1s. Bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 9,8 m/s2.
a) Tính độ cao của nơi thả hòn bi so với mặt đất và vận tốc lúc chạm đất.
b) Tính quãng đường rơi được trong 0,5s cuối trước khi chạm đất.
Giải
a) Độ cao của nơi thả hòn bi so với mặt đất là: \(h = \frac{1}{2}g{t^2} = \frac{1}{2}.9,8.3,{1^2} = 47,089(m)\)
Vận tốc vật lúc chạm đất là: v = g.t = 9,8.3,1 = 30,38 (m/s)
b) Quãng đường vật rơi trong 3,1 – 0,5 = 2,6 s đầu là: \({S_{2,6}} = \frac{1}{2}.9,8.2,{6^2} = 33,124(m)\)
→ Quãng đường vật rơi được trong 0,5 s cuối là: 47,089 – 33,124 = 13,965 (m)
- Các công thức của sự rơi tự do: Gia tốc: \(a=g=\) hằng số Vận tốc tức thời: \(\text{v}_t=g.t\) Độ lớn của độ dịch chuyển = Quãng đường đi được: \(d=s=\dfrac{1}{2}.g.t^2=\dfrac{\text{v}_t^2}{2.g}\) |
---|
Bài 1: Một vật rơi tự do khi chạm đất vật đạt v = 30 m/s. Lấy g = 9.8 m/s2. Độ cao mà vật được thả xuống là:
A. 65.9 m
B. 45.9 m
C. 49.9 m
D. 60.2 m
V = gt suy ra t = v/g = 3.06s
Vậy chiều cao vật được thả rơi là : h = 1/2 gt2 = 45.9m
Bài 2: Một viên đá được thả từ một khí cầu đang bay lên theo phương thẳng đứng với vận tốc 5 m/s, ở độ cao 300 m. Viên đá chạm đất sau khoảng thời gian?
A. 8.35s
B. 7.8s
C. 7.3s
D. 1.5s
Hướng dẫn giải
Chọn trục tọa độ Ox theo phương thẳng đứng có chiều dương hướng lên trên và gốc tại vị trí thả viên đá
Ta có : h = v0t + at2/2 với v0 = 5m/s và a = - g = 9.8 m/s2
Suy ra 4.9t2 – 5t – 300 = 0
Vậy t = 8.35s (chọn ) ; t = -7.33s (loại )
Bài 3: Thả cách nhau 0.1 giây hai vật rơi tự do ở độ cao h so với mặt đất. Biết khi vật đầu chạm đất thì vật thứ hai cách mặt đất 0,95m. Tính độ cao thả vật lấy g = 10m/s2.
A. 5 m
B. 7 m
C. 3 m
D. 9 m
Hướng dẫn giải
Gọi t là thời gian vật rơi chạm đất
0,5 gt2 – 0,5g(t-0,1)2 = 0,95 ⇒ t = 1 (s)
⇒ h = 0,5gt2 = 5 m
Sau bài học này, học sinh có thể:
- Vận dụng được những kiến thức về sự rơi tự do vào một số tình huống thực tế đơn giản.
- Biết cách xác định phương thẳng đứng và phương nằm ngang.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật Lý 10 KNTT Bài 10 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Câu nào sau đây nói về sự rơi là đúng?
Chuyển động của vật nào dưới đây có thể coi như chuyển động rơi tự do?
Một vật rơi từ độ cao 10 m so với một sàn thang máy đang nâng đều lên với vận tốc 0,5 m/s để hứng vật. Trong khi vật rơi để chạm sàn, sàn đã được nâng lên một đoạn bằng (g = 10 m/s2).
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật Lý 10 KNTT Bài 10để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Hoạt động 1 trang 44 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức
Giải câu hỏi 1 trang 44 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 44 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 3 trang 44 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 4 trang 44 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 1 trang 45 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 1 trang 45 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 2 trang 45 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 3 trang 45 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 45 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 1 trang 46 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 46 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Vận dụng trang 46 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 10 DapAnHay
Câu nào sau đây nói về sự rơi là đúng?
Chuyển động của vật nào dưới đây có thể coi như chuyển động rơi tự do?
Một vật rơi từ độ cao 10 m so với một sàn thang máy đang nâng đều lên với vận tốc 0,5 m/s để hứng vật. Trong khi vật rơi để chạm sàn, sàn đã được nâng lên một đoạn bằng (g = 10 m/s2).
Một vật được thả tự do với vận tốc ban đầu bằng 0 và trong giây cuối cùng nó đi được nửa đoạn đường rơi. Lấy g = 10 m/s2. Thời gian rơi của vật là
Hai viên bi được thả rơi tự do từ cùng một độ cao, nhưng bi A rơi trước bi B một khoảng thời gian Δt = 0,5 s. Ngay sau khi viên bi B rơi xuống và trước khi bi A chạm đất thì
khoảng cách giữa hai bi tăng lên.
khoảng cách giữa hai bi giảm đi.
khoảng cách giữa hai bi không đổi.
ban đầu khoảng cách giữa hai bi tăng lên, sau đó giảm đi.
Từ mặt đất, một viên bi nhỏ được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 30 m/s. Cho g = 10 m/s2 thì hướng và độ lớn của vận tốc của vật lúc t = 4 s như thế nào?
10 m/s và hướng lên.
10 m/s và hướng xuống.
Đặc điểm nào dưới đây không phải là đặc điểm của vật chuyển động rơi tự do?
Từ thực tế hãy xem trường hợp nào dưới đây, quỹ đạo chuyển động của vật là đường thẳng?
Một viên đạn pháo nổ ở độ cao 100m thành 2 mảnh : mảnh A có vận tốc v1 = 60 m/s hướng thẳng đứng lên trên và mảnh B có vận tốc v2 = 40m/s hướng thẳng đứng xuống dưới. Khoảng cách giữa 2 mảnh đó sau 0,5 s kể từ lúc đạn nổ là:
Hai vật có khối lượng m1= 3m2 rơi tự do tại cùng một địa điểm, với v1,v2 tương ứng là vận tốc chạm đất của vật thứ nhất và vật thức hai. Bỏ qua sức cản của không khí. Khi đó:
Các thí nghiệm (TN) sau đây sẽ giúp chúng ta kiểm tra dự đoán của mình về sự rơi trong không khí.
TN 1: Thả rơi một quả bóng và một chiếc lá.
TN 2: Thả rơi tờ giấy giống nhau, nhưng một tờ được vo tròn, một tờ để nguyên.
TN 3: Thả rơi hai viên bi có cùng kích thước, một bằng sắt và một bằng thủy tinh.
Từ những thí nghiệm trên, rút ra nhận xét về sự rơi trong không khí.
Trong TN1, tại sao quả bóng rơi nhanh hơn chiếc lá?
Trong TN2, hai tờ giấy giống nhau, nặng như nhau, tại sao tờ giấy vo tròn lại rơi nhanh hơn?
Trong TN3, trọng lượng bi sắt lớn hơn bi thủy tinh, tại sao hai viên bi rơi nhanh như nhau?
Theo em, nếu loại bỏ được sức cản của không khí, các vật sẽ rơi như thế nào?
Trong các chuyển động sau, chuyển động nào được coi là rơi tự do? Tại sao?
A. Chiếc lá đang rơi
B. Hạt bụi chuyển động trong không khí
C. Quả tạ rơi trong không khí
D. Vận động viên đang nhảy dù
Hãy thực hiện thí nghiệm (Hình 10.2) để kiểm tra dự đoán về phương và chiều của sự rơi tự do.
Dựa vào đặc điểm về phương của sự tự do, hãy tìm cách kiểm tra bề mặt của bức tường trong lớp học có phải là mặt phẳng thẳng đứng không.
Hãy nghĩ cách dùng êke tam giác vuông cân và dây dọi để kiểm tra xem sàn lớp mình có phẳng hay không.
Hãy căn cứ vào số liệu trong bảng 10.1 để:
Bảng 10.1. Quảng đường vật rơi tự do theo thời gian kết quả chụp ảnh hoạt nghiệm
Thời gian rơi (s) | Quảng đường rơi (m) |
0,1 | 0,049 |
0,2 | 0,197 |
0,3 | 0,441 |
0,4 | 0,785 |
0,5 | 1,227 |
1. Chứng tỏ chuyển động rơi tự do là nhanh dần đều.
2. Tính gia tốc của chuyển động rơi tự do.
Tại sao độ dịch chuyển và quãng đường đi được trong sự rơi tự do có cùng độ lớn?
Hãy nêu cách đo gần đúng độ sâu của một cái giếng mỏ cạn. Coi vận tốc truyền âm trong không khí là không đổi và đã biết.
Một người thả rơi một hòn bi từ trên cao xuống đất và đo được thời gian rơi là 3,1 s. Bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 9,8 m/s2 .
a) Tính độ cao của nơi thả hòn bi so với mặt đất và vận tốc lúc chạm đất.
b) Tính quãng đường rơi được trong 0,5 s cuối trước khi chạm đất.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *