Toàn bộ lý thuyết hay nhất về sự rơi tự do và bài tập thực hành (Vật Lý 10 bài 4)

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường dễ dàng nhìn thấy hình ảnh các đồ vật như lá cây, quả táo rơi từ trên cao xuống. Một số người cho rằng điều này tượng trưng cho sự rơi của đồ vật. Tuy nhiên, liệu điều đó đã đủ để thể hiện chính xác khái niệm này? Hãy cùng Nguyễn Tất Thành tìm hiểu trong bài viết tổng hợp toàn bộ lý thuyết về rơi tự do nhé!

Rơi tự do là gì?

Sự rơi ngã tồn tại và xuất hiện rất nhiều xung quanh chúng ta, nó có thể là hình ảnh của một chiếc lá, quả cây hoặc một vật rơi từ trên cao xuống. Nhưng đó có được gọi là rơi tự do không? Hãy cùng tìm hiểu qua những ví dụ dưới đây.

Bạn đang xem: Toàn bộ lý thuyết hay nhất về sự rơi tự do và bài tập thực hành (Vật Lý 10 bài 4)

Sự rơi của vật trong không khí

Để dễ dàng hình dung đặc điểm của vật rơi trong không khí, chúng ta thực hiện thí nghiệm sau:

Thực hiện thí nghiệm:

Chúng ta thực hiện 4 thí nghiệm sau để xem vật nặng có rơi trong không khí nhanh hơn vật nhẹ hay không.

• Thí nghiệm 1: Thả một viên sỏi nhỏ và một tờ giấy mỏng

• Thí nghiệm 2: Tương tự như thí nghiệm 1 nhưng tờ giấy được cuộn lại thành quả bóng và nén chặt.

• Thí nghiệm 3: Thả cùng lúc hai tờ giấy có cùng kích thước, nhưng một tờ phẳng, tờ kia cuộn lại thành quả bóng

• Thí nghiệm 4: Thả một viên sỏi nhỏ và một miếng bìa cứng phẳng đặt nằm ngang (nặng hơn viên sỏi).

Kết quả thu được:

• Thí nghiệm 1: Vật nặng (sỏi) rơi nhanh hơn vật nhẹ (giấy)

• Thí nghiệm 2: Hai vật có trọng lượng khác nhau nhưng rơi nhanh như nhau

• Câu 3: Hai vật có khối lượng như nhau nhưng rơi với vận tốc khác nhau

• Thí nghiệm 4: Vật nhẹ (sỏi) rơi nhanh hơn vật nặng (tông phẳng)

Kết luận:

Trong không khí, không phải các vật thể sẽ có tốc độ rơi khác nhau vì chúng có khối lượng khác nhau mà yếu tố quyết định vật rơi trong không khí nhanh như thế nào chính là sức cản của không khí và trọng lực. sử dụng trên các đồ vật.

Nói một cách đơn giản, các vật rơi trong không khí xảy ra nhanh hay chậm do lực cản không khí tác dụng lên chúng khác nhau.

=> Nếu vật rơi không còn chịu tác dụng của không khí thì chúng sẽ rơi nhanh như nhau. Sự rơi của vật trong trường hợp này gọi là rơi tự do.

Sự rơi tự do của vật (trong chân không)

Trong chân không, các vật sẽ không bị ảnh hưởng bởi không khí, mọi vật sẽ rơi nhanh như nhau. Sự rơi của vật trong trường hợp này gọi là rơi tự do.

(Môi trường chân không là không gian không chứa vật chất, không có áp suất.)

Rơi tự do còn gọi là rơi chỉ chịu tác dụng của trọng lực.

Đặc điểm của sự rơi tự do

Nhận biết sự rơi tự do qua những đặc điểm cơ bản sau:

Hướng và hướng của chuyển động rơi tự do

• Chuyển động rơi tự do có phương thẳng đứng (hướng của dây dọi).

• Chuyển động rơi tự do là từ trên xuống dưới.

• Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng đều có gia tốc đều.

Các công thức liên quan đến sự rơi tự do

Tính vận tốc và khoảng cách của vật chuyển động rơi tự do

Công thức tính vận tốc của vật rơi tự do:

Lấy gốc tọa độ làm vị trí bắt đầu thả vật, theo hướng dương hướng xuống. Công thức tính vận tốc rơi tự do của một vật là:

Trong đó:

Lưu ý: khi s = h độ cao tính từ vị trí thả vật xuống đất, v là vận tốc của vật khi chạm đất.

Công thức tính khoảng cách rơi tự do của vật chuyển động:

Trong đó:

• S: khoảng cách rơi tự do (m)

• v : tốc độ rơi tự do (m/s)

• g : gia tốc rơi tự do (m/s2)

• t : thời gian rơi (s)

Gia tốc rơi tự do

Mọi vật rơi tự do với cùng gia tốc g tại một vị trí nhất định trên Trái đất và gần mặt đất.

Ở một số nơi khác nhau, gia tốc rơi tự do sẽ khác nhau:

• Tại cực g có giá trị lớn nhất: g = 9,8324m/s^2.

• Tại xích đạo g nhỏ nhất: g = 9,7872m/s^2

• Nếu không yêu cầu độ chính xác cao thì có thể lấy g = 9,8m/s^2 hoặc g = 10m/s^2.

Xem thêm: Chuyển động tuyến tính biến thiên đều là gì? Bao gồm những loại nào? (Vật lý 10)

Giải bài tập rơi tự do Vật lý 10 bài 4

Bài 1: Thả tự do một vật có khối lượng 2kg từ độ cao 180m xuống đất, lấy g=10m/s^2.

a/ Tính quãng đường vật rơi được trong giây cuối cùng.

b/ Tính vận tốc của vật trước khi chạm đất 2 giây.

Bài 2: Quãng đường vật rơi tự do trong giây cuối cùng là 63,7m. Tính độ cao thả rơi của vật, thời gian và vận tốc của vật khi chạm đất, lấy g=9,8 m/s^2.

Bài 3: Thả một vật rơi tự do ở độ cao 80m so với mặt đất. Lấy g=10m/s^2, một giây sau, tại vị trí cũ, một vật khác được ném thẳng đứng xuống dưới với vận tốc. Hai vật chạm đất cùng lúc xác định vo.

Bài 4: Ở độ cao 300m so với mặt đất, trên khinh khí cầu, một vật được thả rơi tự do. Tính thời gian để vật chạm đất trong các trường hợp sau: (lấy g=9,8m/s^2)

Xem thêm : Top 10+ app học ngữ pháp tiếng anh từ cơ bản đến nâng cao

a) Quả bóng đang đứng yên.

b) Khí cầu chuyển động thẳng lên trên với vận tốc 4,9m/s

c) Khí cầu chuyển động đều xuống dưới với vận tốc 4,9m/s

Bài 5: Thả tự do một vật từ độ cao 180m so với mặt đất, đồng thời ném một vật lên khỏi mặt đất với vận tốc 80m/s, lấy g=10m/s^2.

a/ Tìm độ cao so với mặt đất và thời điểm hai vật gặp nhau.

b/ Sau bao lâu vận tốc của hai vật bằng nhau?

Bài 6: Để xác định độ sâu của hang, người ta thả một hòn đá từ miệng hang rồi tính thời gian để nghe thấy tiếng vang của hòn đá chạm đáy hang. Coi chuyển động của hòn đá là chuyển động rơi tự do, thời gian từ lúc rơi cho đến khi nghe thấy tiếng hòn đá chạm đáy hang là 4s, lấy g=9,8m/s^2, vận tốc truyền âm trong không khí. . không khí là 330m/s. Tính độ sâu của hang động.

Bài 7: Một giọt nước rơi từ mái nhà sau những khoảng thời gian bằng nhau. Khi giọt nước đầu tiên chạm đất thì giọt thứ năm bắt đầu rơi. Tìm khoảng cách giữa các lần rơi liên tiếp biết mái nhà cao 45m lấy g=10m/s^2

Bài 8: Một vật rơi tự do đi hết quãng đường 10m cuối cùng trong 0,25s. Lấy g=10m/s^2.

a/ Tính vận tốc của vật khi chạm đất.

b/ Tính độ cao tại đó vật bắt đầu rơi

c/ Nếu từ độ cao này ném một vật khác theo phương thẳng đứng thì vật đó phải được ném với tốc độ bao nhiêu và theo hướng nào để vật rơi xuống đất chậm hơn (và nhanh hơn) thời gian rơi tự do của một vật? 1 giây.

Bài 9: Thả một vật ở độ cao h so với mặt đất. Lấy g=10m/s^2. Tính độ cao thả rơi của vật và vận tốc của vật khi chạm đất nếu

a/ Trong giây cuối cùng vật rơi được 3/4 giờ

b/ Trong 2 giây cuối vật rơi được 3/4 quãng đường.

Bài 10: Chiều cao cửa sổ là 1,4m. Giọt mưa trước rời khỏi mái nhà và rơi xuống mép dưới cửa sổ, giọt tiếp theo rơi xuống mép trên cửa sổ. Lúc này vận tốc của hai giọt mưa lớn hơn nhau 1m/s.

a/ Tìm khoảng thời gian giữa hai giọt mưa liên tiếp rời khỏi mái nhà.

b/ Tìm chiều cao của mái nhà

Hướng dẫn giải pháp:

Bài học 7:

Thời gian để giọt 1 chạm đất:

Bài học 8:

a/ Gọi độ cao của vật rơi tự do là h, t là thời gian vật chạm đất

Vận tốc của vật khi chạm đất: v=gt

Hy vọng qua bài viết tổng hợp các lý thuyết về rơi tự do này các bạn sẽ hiểu và vận dụng được để giải các bài tập liên quan cũng như áp dụng vào cuộc sống của mình. Cảm ơn bạn đã đọc bài viết này!

Nguồn: https://truongnguyentatthanh.edu.vn
Danh mục: Giáo dục