Sự rơi tự do của các vật là một chuyển động xảy ra rất phổ biến quanh ta. Ai cũng biết, ở cùng một độ cao một hòn đá sẽ rơi xuống đất nhanh hơn một chiếc lá. Nhiều người cho rằng, sở dĩ có hiện tượng đó là do trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên hòn đá lớn hơn trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên chiếc lá. Nguyên nhân đó có đúng hay không?
Nội dung bài học Sự rơi tự do dưới đây sẽ giúp các em có được câu trả lời. Mời các em cùng tìm hiểu.
a. Thí nghiệm
Để xét xem trong không khí vật nặng có luôn rơi nhanh hơn vật nhẹ không, ta đồng thời thả nhẹ hai vật rơi xuống từ cùng một độ cao, rồi quan sát xem vật nào rơi xuống đất trước.
TN1: Thả 1 hòn sỏi và 1 tờ giấy (nặng hơn tờ giấy).
TN2: Như TN 1 nhưng tờ giấy vo tròn và nén chặt lại.
TN3: Thả 2 tờ giấy cùng kích thước, nhưng 1 tờ để phẳng, 1 tờ vo tròn lại.
TN4: Thả hòn sỏi nhỏ và 1 tấm bìa phẳng đặt nằm ngang (nặng hơn hòn sỏi).
b. Kết quả
TN1: Vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ.
TN2: Hai vật nặng nhẹ khác nhau lại rơi nhanh như nhau.
TN3: Hai vật nặng như nhau rơi nhanh chậm khác nhau.
TN4: Vật nhẹ rơi nhanh hơn vật nặng.
c. Kết luận
Trong không khí không phải các vật nặng nhẹ khác nhau thì rơi nhanh chậm khác nhau.
Yếu tố quyết định đến sự rơi nhanh chậm của các vật trong không khí là lực cản không khí lên vật và trọng lực tác dụng lên vật.
Nếu loại bỏ được ảnh hưởng của không khí thì mọi vật sẽ rơi nhanh như nhau. Sự rơi của các vật trong trường hợp này gọi là sự rơi tự do.
Định nghĩa :
Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực.
Phương của chuyển động rơi tự do là phương thẳng đứng (phương của dây dọi).
Chiều của chuyển động rơi tự do là chiều từ trên xuống dưới.
Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.
a. Công thức tính vận tốc
Lấy gốc là vị trí bắt đầu thả vật rơi, không có vận tốc đầu, chiều dương hướng xuống, t là thời gian rơi. Công thức tính vận tốc của sự rơi tự do là:
\(v = g.t\)
Trong đó, g là gia tốc rơi tự do.
Chú ý: Khi \(s = h\) độ cao từ mặt đất đến vị trí thả vật thì v chính là vận tốc vật khi chạm đất.
b. Công thức tính quãng đường đi được của sự rơi tự do
\(S = \frac{1}{2}g{t^2};{v^2} = 2gS\)
Tại một nơi trên nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, các vật đều rơi tự do với cùng một gia tốc g.
Ở những nơi khác nhau, gia tốc rơi tự do sẽ khác nhau :
Ở địa cực g lớn nhất : \(g{\rm{ }} = {\rm{ }}9,8324m/{s^2}\) .
Ở xích đạo g nhỏ nhất : \(g{\rm{ }} = {\rm{ }}9,7872m/{s^2}\)
Nếu không đòi hỏi độ chính xác cao, ta có thể lấy \(g{\rm{ }} = {\rm{ }}9,8m/{s^2}\) hoặc \(g{\rm{ }} = {\rm{ }}10m/{s^2}\)
Thả rơi hòn đá từ độ cao h xuống đất. Hòn đá rơi trong 1 s. Nếu thả hòn đá đó từ độ cao 4h xuống đất thì hòn đá rơi trong bao lâu?
Áp dụng công thức đường đi của sự rơi tự do
\(s=\frac{gt^{2}}{2}\) \(\Rightarrow t =\sqrt{\frac{2s}{g}}\)
với \(s = h = 20m; g = 10 m/s^2.\)
\(\Rightarrow t=\sqrt{2}^2s\Rightarrow t=2s\)
Một vật nặng rơi từ độ cao 20m xuống đất. Tính thời gian rơi và vận tốc của vật khi chạm đất. Lấy g = 10 m/s2.
Chọn gốc tọa độ, gốc thời gian lúc vật bắt đầu rơi, trục tọa độ thẳng đứng, chiều hướng xuống.
Ta có phương trình đường đi \(s =\frac{gt^{2}}{2}\)
Khi vật chạm đất \(s = h\)
\(\Rightarrow t =\sqrt{\frac{2}{g}}\) = \(\sqrt{\frac{2.20}{10}} = 2s\)
Áp dụng công thức: \(v = gt \Rightarrow v = 2.10 \Rightarrow v = 20 m/s\)
Một vật rơi tự do không vận tốc ban đầu từ độ cao 5m xuống. Tìm vận tốc của nó khi chạm đất. Tính thời gian rơi.
Chọn :
Gốc O: Là nơi vật bắt đầu rơi.
Chiều dương Ox: hứơng xuống.
Mốc thời gian: là lúc vật bắt đầu rơi.
Ta có: \(h = \frac{1}{2}g{t^2}\)
\( \Rightarrow t = \sqrt {\frac{{2h}}{g}} {\rm{ = }}\sqrt {\frac{{2.5}}{{9,8}}} = 1,02{\rm{ }}\left( s \right)\) là thời gian vật rơi.
Vận tốc của vật khi chạm đất:
\(v = {\rm{ }}gt{\rm{ }} = {\rm{ }}10.1,02{\rm{ }} = {\rm{ }}10,2{\rm{ }}\left( {m/s} \right).\)
Qua bài giảng Sự rơi tự do này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Trình bày, nêu ví dụ và phân tích được khái niệm về sự rơi tự do.
Nêu được những đặc điểm của sự rơi tự do. Giải được một số bài tập đơn giản về sự rơi tự do
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 10 Bài 4 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Một vật rơi tự do từ độ cao 20m xuống đất, g = 10m/s2. Tính vận tốc lúc vừa chạm đất.
Một vật được thả rơi không vận tốc đầu khi vừa chạm đất có v = 70m/s, g = 10m/s2 . Xác định quãng đường rơi của vật.
Thả một hòn đá từ độ cao h xuống đấy, hòn đá rơi trong 1s. Nếu thả hòn đá đó từ h’ = 4h thì thời gian rơi là bao nhiêu?
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 Bài 4để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 27 SGK Vật lý 10
Bài tập 2 trang 27 SGK Vật lý 10
Bài tập 3 trang 27 SGK Vật lý 10
Bài tập 4 trang 27 SGK Vật lý 10
Bài tập 5 trang 27 SGK Vật lý 10
Bài tập 6 trang 27 SGK Vật lý 10
Bài tập 7 trang 27 SGK Vật lý 10
Bài tập 8 trang 27 SGK Vật lý 10
Bài tập 9 trang 27 SGK Vật lý 10
Bài tập 10 trang 27 SGK Vật lý 10
Bài tập 11 trang 27 SGK Vật lý 10
Bài tập 12 trang 27 SGK Vật lý 10
Bài tập 1 trang 32 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 2 trang 32 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 3 trang 32 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 4 trang 32 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 4.1 trang 14 SBT Vật lý 10
Bài tập 4.2 trang 14 SBT Vật lý 10
Bài tập 4.3 trang 15 SBT Vật lý 10
Bài tập 4.4 trang 15 SBT Vật lý 10
Bài tập 4.5 trang 15 SBT Vật lý 10
Bài tập 4.6 trang 15 SBT Vật lý 10
Bài tập 4.7 trang 15 SBT Vật lý 10
Bài tập 4.8 trang 15 SBT Vật lý 10
Bài tập 4.9 trang 15 SBT Vật lý 10
Bài tập 4.10 trang 16 SBT Vật lý 10
Bài tập 4.11 trang 16 SBT Vật lý 10
Bài tập 4.12 trang 16 SBT Vật lý 10
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
Một vật rơi tự do từ độ cao 20m xuống đất, g = 10m/s2. Tính vận tốc lúc vừa chạm đất.
Một vật được thả rơi không vận tốc đầu khi vừa chạm đất có v = 70m/s, g = 10m/s2 . Xác định quãng đường rơi của vật.
Thả một hòn đá từ độ cao h xuống đấy, hòn đá rơi trong 1s. Nếu thả hòn đá đó từ h’ = 4h thì thời gian rơi là bao nhiêu?
Một vật rơi tự do khi chạm đất thì vật đạt v = 30m/s. Hỏi vật được thả rơi từ độ cao nào? Lấy g = 9,8m/s2.
Chuyển động của vật nào dưới đây sẽ được coi là rơi tự do nếu được thả rơi ?
Công thức liên hệ giữa vận tốc ném lên theo phương thẳng đứng và độ cao cực đại đạt được là
Một vật rơi tự do không vận tốc ban đầu từ độ cao 5 m xuống. Vận tốc của vật ngay trước khi chạm đất là
Một người thợ xây ném một viên gạch theo phương thẳng đứng cho một người khác ở trên tầng cao 4 m. Người này chỉ việc giơ tay ngang ra là bắt được viên gạch. Lấy g = 10 m/s2. Để cho viên gạch lúc người kia bắt được bằng không thì vận tốc ném là
Người ta ném một vật từ mặt đất lên cao theo phương thẳng đứng với vận tốc 4,0 m/s. Lấy g = 10 m/s2. Thời gian vật chuyển động đến độ cao cực đại và độ cao cực đại vật đạt được là
Thời gian rơi của một vật được thả rơi tự do là 4 s. Lấy g = 10 m/s2 . Tính: Độ cao nơi thả vật?
Một hòn sỏi nhỏ được ném thẳng đứng xuống dưới với vận tốc đầu bằng 9,8 m/s từ độ cao 39,2 m. Lấy g = 9,8 m/s2. Bỏ qua lực cản của không khí. Hỏi sau bao lâu hòn sỏi rơi tới đất ?
A. t = 1 s. B. t = 2 s.
C. t = 3 s. D. t = 4 s.
Cũng bài toán trên, hỏi vận tốc của hòn sỏi trước khi chạm đất là bao nhiêu ?
A. v = 9,8 m/s. B. v= 19,6 m/s.
C. v = 29,4 m/s. D. v = 38,2 m/s.
Hai vật được thả rơi tự do đồng thời từ hai độ cao khác nhau h1 và h2. Khoảng thời gian rơi của vật thứ nhất lớn gấp đôi khoảng thời gian rơi của vât thứ hai. Bỏ qua lưc cản của không khí. Tỉ số các độ cao \(\frac{{{h_1}}}{{{h_2}}}\) là bao nhiêu ?
\(\begin{array}{l} A.\,\,\,\frac{{{h_1}}}{{{h_2}}} = 2\\ B.\,\,\,\frac{{{h_1}}}{{{h_2}}} = 0,5\\ C.\,\,\,\frac{{{h_1}}}{{{h_2}}} = 4\\ D.\,\,\,\frac{{{h_1}}}{{{h_2}}} = 1 \end{array}\)
Tính khoảng thời gian rơi tự do t của một viên đá. Cho biết trong giây cuối cùng trước khi chạm đất, vật đã rơi được đoạn đường dài 24,5 m. Lấy gia tốc rơi tự do g = 9,8 m/s2.
Tính quãng đường mà vật rơi tự do đi được trong giây thứ tư. Trong khoảng thời gian đó vận tốc của vật đã tăng lên bao nhiêu? Lấy gia tốc rơi tự do g = 9,8 m/s2.
Hai viên bi A và B được thả rơi tự do từ cùng một độ cao. Viên bi A rơi sau viên bi B một khoảng thời gian là 0,5 s. Tính khoảng cách giữa hai viên bi sau thời gian 2 s kể từ khi bi A bắt đầu rơi. Lấy gia tốc rơi tự do g = 9,8 m/s2.
Một vật rơi tự do từ độ cao s xuống tới mặt đất. Cho biết trong 2 s cuối cùng, vật đi được đoạn đường bằng một phần tư độ cao s. Hãy tính độ cao s và khoảng thời gian rơi t của vật. Lấy gia tốc rơi tự do g = 9,8 m/s2.
Một vật được thả rơi từ một khí cầu đang bay ờ độ cao 300 m. Bỏ qua lực cản của không khí. Lấy gia tốc rơi tự do g = 9,8 m/s2. Hỏi sau bao lâu thì vật rơi chạm đất ? Nếu :
a) khí cầu đứng yên.
b) khí cầu đang hạ xuống theo phương thẳng đứng với vận tốc 4,9 m/s.
c) khí cầu đang bay lên theo phương thẳng đứng với vận tốc 4,9 m/s.
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 *