Lý 10 Bài 4: Sự rơi tự do

a) Sự rơi của các vật trong không khí

- 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.

- 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.

- 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.

b) Sự rơi của các vật trong chân không (sự rơi tự do)

• 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.

b) Các công thức của chuyển động rơi tự do

- 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.

​- Công thức tính quãng đường đi được của sự rơi tự do: S = \(\frac{1}{2} \)gt²; v² = 2gS 

c) Gia tốc rơi tự do

- 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 = 9,8324 m/s²

• Ở xích đạo g nhỏ nhất : g = 9,7872 m/s² 

• Nếu không đòi hỏi độ chính xác cao, ta có thể lấy g = 9,8 m/s² hoặc g = 10 m/s² 

Một vật được thả rơi không vận tốc đầu khi vừa chạm đất có v = 60m/s, g = 10m/s². Xác định quãng đường rơi của vật, tính thời gian rơi của vật.

Hướng dẫn giải

Thả rơi không vận tốc ban đầu nên   

Áp dụng công thức: \({v_0} = 0\,(m/s) \)

Áp dụng công thức \({v^2} - v_0^2 = 2gs \Rightarrow S = {\textstyle{{{{60}^2} - {0^2}} \over {2.10}}} = 180\,m \)

Một vật rơi tự do từ độ cao 80 m xuống đất, g = 10m/s². Tính vận tốc lúc vừa chạm đất.

Hướng dẫn giải

Áp dụng công thức \(S = \frac{1}{2}g.{t^2} \Rightarrow t = \sqrt {\frac{{2.S}}{g}} = \sqrt {\frac{{2.80}}{{10}}} = 4\,s \)

vì vật thả dơi tự do nên v₀ = 0 (m/s)

 \( \Rightarrow v = gt = 10.4 = 40\,(m/s) \)

Câu 1: Một vật rơi tự do từ độ cao h xuống mặt đất. Biết rằng trong 2 s cuối cùng vật rơi được đoạn bằng 1/4 độ cao ban đầu. Lấy g = 10 m/s2. Hỏi thời gian rơi của vật từ độ cao h xuống mặt đất là bao  nhiêu?

Câu 2: Một vật được thả rơi tự do không vận tốc đầu từ độ cao h biết trong 7  cuối cùng vật rơi được 385 m cho g = 10 m/s².

a. Xác định thời gian và quãng đường rơi

b. Tính đoạn đường vật đi được trong giây thứ 6.

c. Tính thời gian cần thiết để vật rơi 85 m cuối cùng

Câu 3: Một vật rơi tự do từ độ cao h trong 10  thì tiếp đất. Quãng đường vật rơi trong 2 s cuối cùng là bao nhiêu? cho g = 10 m/s².

Câu 4: Một vật rơi tự do không vận tốc đầu từ độ cao 80 m xuống đất biết

 g = 10 m/s².

a. Tính thời gian rơi và tốc độ của vật khi vừa khi vừa chạm đất.

b. Tính thời gian vật rơi 20 m đầu tiên và thời gian vật rơi 10 m cuối cùng trước khi chạm đất.

Câu 1: Chuyển động của vật nào dưới đây có thể coi như chuyển động rơi tự do?

A. Một vận động viên nhảy dù đang rơi khi dù đã mở.

B. Một viên gạch rơi từ độ cao 3 m xuống đất.

C. Một chiếc thang máy đang chuyển động đi xuống.

D. Một chiếc lá đang rơi.

Câu 2: Một vật rơi thẳng đứng từ độ cao 19,6 m với vận tốc ban đầu bang 0 (bỏ qua sức cản không khí, lấy g = 9,8 m/s2). Thời gian vật đi được 1 m cuối cùng bằng

A. 0,05 s

B. 0,45 s

C. 1,95 s

 D. 2 s

Câu 3: Trong suốt giây cuối cùng, một vật rơi tự do đi được một đoạn đường bằng nửa độ cao toàn phần h kể từ vị trí ban đầu của vật. Độ cao h đo (lấy g = 9,8 m/s²) bằng

A. 9,8 m

B. 19,6 m

C. 29,4 m

D. 57,1 m

Câu 4: Hai vật ở độ cao h₁ và h₂ = 10 m, cùng rơi tự do với vận tốc ban đầu bằng 0. Thời gian rơi của vật thứ nhất bằng nửa thời gian rơi của vật thứ hai. Độ cao h1 bằng

A. 10\(\sqrt 2 \) m

B. 40 m

C. 20 m

D. 2,5 m