7. Bài 10. Sự rơi tự do

>> Xem chi tiết: Lý thuyết sự rơi tự do - Vật Lí 10

Phương pháp giải:

Thực hiện thí nghiệm và rút ra kết luận

Lời giải chi tiết:

Các thí nghiệm trên cho thấy 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.

Phương pháp giải:

Dựa vào thí nghiệm về sự rơi tự do của nhà bác học Newton

Lời giải chi tiết:

Nhà bác học Newton đã làm thí nghiệm cho viên bi chì và lông chim rơi trong ống hút chân không, kết quả là hai vật rơi nhanh như nhau.

Vì vậy, nếu loại bỏ được sức cản của không khí, các vật sẽ rơi nhanh như nhau.

Phương pháp giải:

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

Lời giải chi tiết:

1.

Trong TN 1, ta thấy quả bóng có lực cản nhỏ hơn trọng lực của quả bóng, còn chiếc lá có lực cản lớn hơn rất nhiều so với trọng lực của chiếc lá, nên quả bóng rơi xuống trước chiếc lá

2.

Trong TN 2, hai tờ giấy có khối lượng như nhau, như tờ giấy vo tròn có lực cản không khí ít hơn tờ giấy không vo tròn nên tờ giấy vo tròn rơi xuống trước tờ giấy không vo tròn

3.

Hai viên bi có cùng kích thước nên lực cản không khí so với trọng lực của hai viên bi bằng nhau nên hai viên bi rơi nhanh như nhau.

Phương pháp giải:

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.

Lời giải chi tiết:

Trong câu A, lực cản không khí và trọng lượng chiếc lá gần như nhau nên chiếc lá đang rơi không được coi là rơi tự do.

Trong câu B, ta thấy lực cản không khí lớn hơn rất nhiều so với trọng lượng của hạt bụi, nên hạt bụi chuyển động trong không khí không được coi là rơi tự do

Trong câu D, vận động viên đang nhảy dù có trọng lượng gần bằng lực cản không khí nên vận động viên đang nhảy dù không được coi là sự rơi tự do

Trong câu C, quả tạ có trọng lượng lớn hơn rất nhiều so với lực cản không khí nên quả tạ rơi trong không khí được coi là sự rơi tự do.

Chọn C.

Phương pháp giải:

Thực hiện thí nghiệm.

Lời giải chi tiết:

1.

Học sinh tự thực hiện thí nghiệm

Phương và chiều của sự rơi tự do:

+ Phương: thẳng đứng

+ Chiều: từ trên xuống dưới

2.

Để kiểm tra bề mặt của bức tường trong lớp học, chúng ta có thể lấy bất kì một vật nào đó, thả rơi vật đó từ một độ cao bất kì của bức tường, nếu vật đó rơi theo phương thẳng đứng thì bề mặt bức tường là mặt phẳng thẳng đứng, còn vật rơi không theo phương thẳng đứng thì bề mặt của bức tường không phẳng

3.

Dùng dây dọi để kiểm tra bức tường có phẳng hay không

Đặt êke ở góc vuông của mặt sàn với bức tường, do bề mặt bức tường là mặt phẳng thẳng đứng nên nếu để được êke ở góc vuông đó thì mặt sàn phẳng, nếu không để được thì mặt sàn không phẳng.

Hãy căn cứ vào số liệu trong bảng 10.1 để:

Phương pháp giải:

+ Chuyển động nhanh dần đều là chuyển động trong cùng một khoảng thời gian, quãng đường vật rơi càng nhiều

+ Biểu thức tính gia tốc trong rơi tự do: \(a = \frac{{2s}}{{{t^2}}}\)

Lời giải chi tiết:

1.

Dựa vào bảng 10.1, ta thấy rằng

+ Trong 0,1 s đầu tiên, vật đi được quãng đường là 0,049 m

+ Trong 0,1 s tiếp theo, vật đi được quãng đường là 0,197 – 0,049 = 0,148 m

+ Từ 0,2 s đến 0,3 s, vật đi được quãng đường là 0,441 – 0,197 = 0,244 m

+ Từ 0,3 s đến 0,4 s, vật đi được quãng đường là 0,785 – 0,441 = 0,344 m

+ Từ 0,4 s đến 0,5 s, vật ssi được quãng đường là 1,227 – 0,785 = 0,442 m

Thông qua các số liệu trên, ta thấy cùng trong một khoảng thời gian, quãng đường vật rơi được càng dài, chứng tỏ vật rơi tự do

2.

Gia tốc của chuyển động rơi tự do

\(a = \frac{{2s}}{{{t^2}}} = \frac{{2.0.049}}{{0,{1^2}}} = 9,8(m/{s^2})\)

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết trong bài 8.

Lời giải chi tiết:

Lời giải chi tiết:

Độ dịch chuyển và quãng đường đi được trong sự rơi tự do có cùng độ lớn vì rơi tự do là chuyển động thẳng, không đổi chiều chuyển động

Lời giải chi tiết:

Thả một hòn sỏi xuống giếng, dùng đồng hồ bấm giây để đo thời gian rơi của hòn sỏi

+ Bước 1: Thả hòn sỏi rơi xuống giếng và bắt đầu bấm đồng hồ

+ Bước 2: Khi nghe thấy tiếng hòn sỏi rơi xuống đáy thì kết thúc, cho đồng hồ dừng lại

Thời gian rơi của hòn sỏi bằng thời gian rơi của hòn sỏi từ miệng giếng xuống đấy giếng cộng với thời gian hòn sỏi vọng từ đáy giếng đến tai ta

+ Gọi giếng sâu có chiều dài s (m)

+ Thời gian rơi của hòn sỏi từ miệng giếng xuống đáy giếng: \({t_1} = \sqrt {\frac{{2.s}}{g}} \)

+ Thời gian hòn sỏi vọng từ đáy giếng lên đến tai: \({t_2} = \frac{s}{v}\)

+ \(t = {t_1} + {t_2}\), ta đã đo được t, lấy g = 10 m/s2, v đã cho, từ đây ta sẽ tính được độ sâu của giếng.

Phương pháp giải:

+ Biểu thức tính độ cao của vật: \(h = \frac{1}{2}g{t^2}\)

+ Vận tốc vật chạm đất: v = g.t

+ Quãng đường vật đi được trong n giây cuối: \({S_n} = S - {S_{t - n}}\)

Lời giải chi tiết:

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)