Lý thuyết Sự rơi tự do (hay, chi tiết nhất)

---

---

Bài viết Lý thuyết Sự rơi tự do hay, chi tiết giúp bạn nắm vững kiến thức trọng tâm Sự rơi tự do.

Bài giảng: Bài 4: Sự rơi tự do - Cô Nguyễn Quyên (Giáo viên VietJack)

1. Sự rơi trong không khí và sự rơi tự do

    a) Sự rơi của các vật trong không khí

    Trong không khí các vật rơi nhanh hay chậm không phải vì nặng nhẹ khác nhau mà lực cản của không khí là nguyên nhân làm cho vật rơi nhanh hay chậm khác nhau.

    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.

    ⇒ Sự rơi tự do (sự rơi của các vật trong chân không) là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực.

2. Nghiên cứu sự rơi tự do của các vật

    a) Những đặc điểm của chuyển động rơi tự do

        + Phương: Thẳng đứng.

        + 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 không có vận tốc đầu

    - Công thức tính vận tốc.

    Nếu cho vật rơi tự do, không có vận tốc đầu (thả nhẹ cho rơi) thì công thức tính vận tốc của sự rơi tự do là:

    v = gt

    Trong đó g là gia tốc rơi tự do.

    - Công thức tính quãng đường đi được của vật rơi tự do:

    c) Gia tốc rơi tự do

    - Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, mọi vật đều rơi tự do với cùng gia tốc g.

    - Gia tốc rơi tự do ở các nơi khác nhau trên Trái Đất thì 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, có thể lấy g = 9,8 m/s² hoặc g = 10 m/s²

1. Xác định thời gian vật rơi trong giây thứ n và trong n giây cuối

    a) Quãng đường vật đi được trong giây thứ n

    - Tính quãng đường vật đi trong n giây:

    - Tính quãng đường vật đi trong (n - 1) giây:

    - Tính quãng đường vật đi trong giây thứ n: Δs = s₁ - s₂

    b) Quãng đường vật đi trong n giây cuối

    - Tính quãng đường vật đi trong t giây:

    - Tính quãng đường vật đi trong (t - n) giây:

    - Tính quãng đường vật đi trong n giây cuối: Δs = s₁ - s₂

2. Xác định vị trí hai vật gặp nhau được thả rơi với cùng thời điểm khác nhau

    - Chọn chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ tại vị trí bắt đầu rơi, gốc thời gian lúc bắt đầu rơi (của vật rơi trước).

    - Phương trình chuyển động có dạng:

    - Vật 1:

    - Vật 2:

    Hai vật gặp nhau khi chúng có cùng tọa độ, y₁ = y₂

    ⇒ Thời điểm hai vật gặp nhau (t)

    Thay t vào phương trình chuyển động của vật 1 hoặc vật 2 để tìm vị trí hai vật gặp nhau.

Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Một vật rơi tự do tại một địa điểm có gia tốc g = 10 m/s². Tính:

a) Quãng đường vật rơi được trong 5 giây đầu tiên.

b) Quãng đường vật rơi trong giây thứ 5.

c) Trong 2 giây cuối cùng trước khi chạm đất vật rơi tự do được quãng đường 144 m. Tính thời gian rơi và độ cao của vật lúc thả.

Hướng dẫn giải

a) Quãng đường vật rơi trong 5 s đầu tiên là: $s_5=\frac{1}{2}g{t}_5^2=\frac{1}{2}.10.5^2=125m$

b) Quãng đường vật rơi trong 4 s đầu là: $s_4=\frac{1}{2}g{t}_4^2=\frac{1}{2}.10.4^2=80m$

Quãng đường vật rơi trong giây thứ 5 là: $∆s=s_5-s_4=125-80=45m$

c) Quãng đường vật rơi trong t giây: $s_1=\frac{1}{2}g{t}^2$

Quãng đường vật rơi trong (t - 2) giây là: $s_2=\frac{1}{2}g{(t-2)}^2$

Quãng đường vật rơi trong 2 giây cuối là:

$$\begin{gathered} ∆s=s_1-s_2\Rightarrow 144=\frac{1}{2}g{t}^2-\frac{1}{2}g{(t-2)}^2 \\ \iff 144=2gt+4=2.10t+4\Rightarrow t=7s \end{gathered}$$

Độ cao lúc thả vật là: $h=\frac{1}{2}g{t}^2=\frac{1}{2}.10.7^2=245m$

Ví dụ 2: Một vật rơi tự do từ độ cao 20 m xuống đất, gia tốc g = 10m/s².

a) Tính thời gian để vật rơi đến đất.

b) Tính vận tốc của vật lúc vừa chạm đất.

Hướng dẫn giải

a) Thời gian vật rơi đến đất là: $t=\sqrt{\frac{2s}{g}}=\sqrt{\frac{2.20}{10}}=2s$

b) Vận tốc của vật lúc vừa chạm đất là: v = g.t = 10.2 = 20 m/s

Bài tập bổ sung

Bài 1: Một vật rơi tự do khi chạm đất thì vật đạt v = 20 m/s. Hỏi vật được thả rơi từ độ cao nào? Biết g = 10m/s²

Bài 2: Từ độ cao 100 m người ta thả một vật thẳng đứng xuống với v = 10 m/s, g = 10m/s².

a) Sau bao lâu vật chạm đất.

b) Tính vận tốc của vật lúc vừa chạm đất.

Bài 3: Một vật rơi tự do từ độ cao 15 m xuống đất, g = 10m/s².

a) Tính thời gian để vật rơi đến đất.

b) Tính vận tốc lúc vừa chạm đất.

Bài 4: Người ta thả một vật rơi tự do, sau 5s vật chạm đất, g = 9,8m/s². Xác định:

a) Tính độ cao lúc thả vật.

b) Vận tốc khi chạm đất.

c) Độ cao của vật sau khi thả được 2 s.

Bài 5: Một người thả vật rơi tự do, vật chạm đất có v = 36 m/s, g = 10m/s².

a) Tìm độ cao thả vật.

b) Vận tốc vật khi rơi được 15 m.

c) Độ cao của vật sau khi đi được 2,5 s.

Bài 6: Sự rơi tự do là:

A. Một dạng chuyển động thẳng đều.

B. Chuyển động không chịu bất cứ lực tác dụng nào.

C. Chuyển động dưới tác dụng của trọng lực.

D. Chuyển động khi bỏ qua mọi lực cản.

Bài 7: Chuyển động của vật nào dưới đây sẽ được coi là rơi tự do nếu được thả rơi?

A. Một mẩu phấn.

B. Một chiếc lá bàng.

C. Một sợi chỉ.

D. Một quyển sách.

Bài 8: Chọn phát biểu sai về chuyển động rơi tự do:

A. Là chuyển động thẳng nhanh dần đều.

B. Ở thời điểm ban đầu vận tốc của vật luôn bằng không.

C. Tại mọi điểm ta xét gia tốc rơi của vật là như nhau.

D. Chuyển động theo phương thẳng đứng và chiều từ trên xuống.

Bài 9: Chọn phát biểu sai về chuyển động rơi tự do:

A. Vật có khối lượng càng lớn rơi càng nhanh.

B. Đại lượng đặc trưng cho sự biển thiên vận tốc là gia tốc trọng trường.

C. Vật có vận tốc cực đại khi chạm đất.

D. Sự rơi tự do là sự rơi chỉ chịu tác dụng của trọng lực.

Bài 10: Một vật rơi tự do từ độ cao 20 m xuống đất. Cho g = 10m/s²? Tính vận tốc

lúc ở mặt đất.

A. 30 m/s.

B. 20 m/s.

C. 15 m/s.

D. 25 m/s.

Các bài Lý thuyết Vật Lí lớp 10 đầy đủ, chi tiết khác:

• Lý thuyết Chuyển động cơ
• Lý thuyết Chuyển động thẳng đều
• Lý thuyết Chuyển động thẳng biến đổi đều
• Lý thuyết Chuyển động tròn đều
• Lý thuyết Tính tương đối của chuyển động. Công thức cộng vận tốc
• Lý thuyết Sai số của phép đo các đại lượng vật lí
• Lý thuyết tổng hợp chương Động học chất điểm

Lời giải bài tập lớp 10 sách mới:

• Giải bài tập Lớp 10 Kết nối tri thức
• Giải bài tập Lớp 10 Chân trời sáng tạo
• Giải bài tập Lớp 10 Cánh diều

---

---

---