Giải Vật Lý 10 Bài 4. Sự rơi tự do

Bài 4. Sự RƠI Tự DO
A. KIẾN THỨC CẦN NAM vững
Sự rơi trong không khí và sự rơi tự do
Trong không khí, sức cản của không khí là nguyên nhân làm cho các vật rơi nhanh hay chậm khác nhau.
Sự rơi chi dưới tác dụng của trọng lực gọi là sự rơi tự do.
Nghiên cứu sự rơi tự do của các vật
Đặc điểm của chuyển động rơi tự do
Phương: phương thẳng đứng (phương của dây dọi).
Chiều: chiều từ trên xuống dưới.
Chuyến động rơi tự do là chuyến động thẳng nhanh dần đều.
- Công thức:
CI
74 (tu = 0)
Chọn trục tọa độ OH thẳng đứng, gốc o là vị trí thả vật, chiều dương từ trên xuống dưới như hình 8, gốc thời gian là lúc thả vật, ta có các công thức:
Vận tốc:
s = -£ĩ;
2
2
2gh
/7777777
H
Mặt đất
7777777
Quãng đường:
h(t)
Phương trình tọa độ: h
Công thức liên hệ:
Hình 8
Gia tốc rưi tự do
Tại một noi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, các vật đều rơi tự do với cùng một gia tốc g (gọi là gia tốc rơi tự do).
ơ những nơi khác nhau, gia tốc rơi tự do sẽ khác nhau:
ơ xích dạo, g nhỏ nhất: g = 9,7805 m/s2.
Ở địa cực, g lớn nhất: g = 9,8324 m/s2.
Ở Hà Nội: g = 9,7872m/s2, ờ TP. Hồ Chí Minh: g = 9,7867m/s2. Ta có thế lấy g = 9,8 m/s2 hoặc g = 10 m/s2.
B. TRẢ LỜI CÂU HỎI
Cl. Trong thi nghiệm nào vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ?
Trong thí nghiệm nào vật nhẹ rơi nhanh hơn vật nặng?
Trong thí nghiệm nào hai vật nặng như nhau lại rơi nhanh, chậm khác nhau?
Trong thí nghiêm nào hai vật nặng, nhẹ khác nhau lại rơi nhanh như nhau?
Trả lòi
Vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ khi thả hai vật cùng độ cao trong không khí.
Hai tờ giây cùng khôi lượng nhưng một tờ vo tròn lại, một tờ đế nguyên nếu đem thả cùng lúc và cùng độ cao thì tờ giấy vo tròn rơi nhanh hơn tờ còn lại
Trong thí nghiệm cúa Galilê nếu bỏ qua sức cản của không khí thì hai vật nặng nhẹ khác nhau rơi xuống cùng một lúc.
C2. Sự rơi của những vật nào trong các thí nghiệm trên có thế coi là sự rơi tự do?
Trả lòi.
Sự rơi trong thí nghiệm của Galilê có thề coi là rơi tự do (bỏ qua sức cán cúa không khí).
C3. Phải làm thí nghiệm nào để xác nhận câu trả lời trên?
Trả lời
Đe’ xác nhận điều khẳng định này cần làm thí nghiệm về sự rơi tự do cùa một vật (hình 4.3 SGK).
GIẢI BÀI TẬP
1. Chuyển động của vật nào dưới đây sẽ được coi là rơi tự do nếu được thả rơi?
A. Một cái lá cây rụng.	B. Một sợi chỉ.
Một chiếc khăn tay.	D. Một mẫu phấn.
Giải
Chọn đáp án D. Một mầu phấn.
Chuyển động nào dưới đây có thế’ coi như một chuyến động rơi tự do?
Chuyến động của	một hòn	sỏi	được	ném lên cao.
Chuyến động của	một hòn	sỏi	được	ném theo phương ngang.
Chuyến động của	một hòn	sỏi	được	ném theo phương xiên góc.
D. Chuyển động cua	một hòn	sỏi	được	thả rơi xuống.
Giải
Chọn đáp án D. Chuyến động của một hòn sỏi được thả rơi xuống.
Thả một hòn đá từ độ cao h xuống đất. Hòn đá rơi trong một giây. Nếu thả hòn đá từ độ cao 4/ì xuốhg đất thì hòn đá sẽ rơi trong bao lâu?
A. 4s. B. 2s. c. V2 s. D. Một đáp số khác.
Giải
Suy ra t =
= 1 (s)
Khi độ cao là 4/z thì t’
= 2 (s).
Thời gian rơi của hòn đá từ độ cao h là: h =
Vậy chọn đáp án B.
Một vật nặng rơi từ độ cao 20m xuống đất. Tính thừi gian rơi và vận tốc của vật khi chạm đất. Lấy g - 10m/s2.
Giải
Thời gian rơi của vật nặng là:
1.9	/217	/2.20
Ta có: h = -7 gi2 => t -	— = ./-77— = 2 (s)
2	g V 10
Vận tốc của vật khi chạm đất là:
Ta có: V2 = 2gh, suy ra: V = ự2gh = 72.10.20 = 20 (m/s).
Thả một hòn đá rơi từ miệng một cái hang sâu xuống đến đáy. Sau 4s kế từ lúc bắt đầu thả thì nghe tiếng hòn đá chạm vào đáy. Tính chiều sâu của hang. Biết vận tốc truyền âm trong không khí là 330m/s. Lấy g = 9,8m/s2.
Giải
„ . x	v .	/217,
Gọi t là thời gian hòn đá rơi tự do t = —— ) và t’ là thời gian V g
không khí truyền âm thanh từ đáy giếng đến tai nghe được (t’ =	).
330
Mả t + t’ = 4, suy ra 4 =
Thay số ta có: 0,003h + 0,4517 Vh - 4 = 0 => Vh = 8,388 Độ sâu của giếng là:
h = (8,388)2 = 70,36 (m).
Thả một hòn sỏi từ trên gác cao xuông đất. Trong giây cuổì cùng hòn sỏi ’rơi được quãng đường lõm. Tính độ cao của điếm từ đó bắt đầu thả hòn sỏi. Lấy g = 10m/s2.
Giải
Thay (1) và (2) vào (3) ta có: 7"g(t2 - t’2) = 15
Suy ra: (t2 - t’2) =
ầ = 3
10
Vậy thời gian rơi hết quãng đường h là:
t = t’ - 1 = 3 - 1 = 2 (s)
Độ cao của điểm bắt đầu thâ hòn bi là: h = ịgt2 = ị 10.4 = 20 (m).
2	2