4. Sự Rơi Tự Do - Củng Cố Kiến Thức

I. SỰ RƠI TRONG KHÔNG KHÍ VÀ SỰ RƠI TỰ DO

1. Sự rơi của các vật trong không khí

a) Thả một vật từ một độ cao nào đó chuyển động không có vận tốc đầu, vật sẽ chuyển động xuống phía dưới. Đó là sự rơi của vật.

Dưới đây là một số thí nghiệm để xem trong không khí vật nặng có luôn luôn rơi nhanh hơn vật nhẹ hay không?

Trong các thí nghiệm này ta đổng thời thả nhẹ nhàng hai vật rơi xuống từ cùng một độ cao, rổi quan sát xem vật nào rơi tới đất trước.

- Thí nghiệm 1.Thả một tờ giấy và một hòn sỏi (nặng hơn tờ giấy).

- Thí nghiệm 2.Như thí nghiệm 1, nhưng giấy vo tròn và nén chặt.

- Thí nghiệm 3.Thả hai tờ giấy cùng kích thước, nhưng một tờ giấy để phẳng còn tờ kia thì vo tròn và nén chặt lại.

- Thí nghiệm 4.Thả một vật nhỏ (chẳng hạn, hòn bi ở trong líp của xe đạp) và một tấm bìa phẳng đặt nằm ngang.

b)Trả lời câu hỏi

c)Sau khi tiến hành thí nghiệm, ta thấy : Không thể nói trong không khí, vật nặng bao giờ cũng rơi nhanh hơn vật nhẹ.

Hãy suy nghĩ xem yếu tố nào có thể ảnh hưởng đến sự rơi nhanh hay chậm của các vật trong không khí ?

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

a) Ống Newton

Newton làm thí nghiệm với một ống thuỷ tinh trong có chứa một hòn bi chì và một cái lông chim.

- Cho hai vật nói trên rơi ở trong ống còn đầy không khí thì hòn bi chì rơi nhanh hơn cái lông chim.

- Hút hết không khí ở trong ống ra, rồi cho hai vật nói trên rơi ở trong ống thì thấy chúng rơi nhanh như nhau.

Kết luận

Từ nhiều thí nghiệm như trên, ta đi đến kết luận : 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.

Thực ra, muốn có sự rơi tự do ta còn phải loại bỏ nhiều ảnh hưởng khác nữa như ảnh hưởng của điện trường, của từ trường... Vì vậy, khái niệm chính xác về sự rơi tự do là :

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

II. NGHIÊN CỨU SỰ RƠI TỰ DO CỦA CÁC VẬT

1. Những đặc điểm của chuyển động rơi tự do

a) Phương của chuyển động rơi tự do là phương thẳng đứng.

b) Chiều của chuyển động rơi tự do là chiều từ trên xuống dưới.

c) Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.

Công thức tính vận tốc của vật rơi tự do là:

$v = gt$

trong đó $g$ là gia tốc của chuyển động rơi tự do, gọi tắt là gia tốc rơi tự do.

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

$s = \frac{1}{2}g{t^2}$

trong đó $s$ là quãng đường đi được, còn$ t$ là thời gian rơi.

2. Gia tốc rơi tự do

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

Tuy nhiên, ở những vĩ độ khác nhau, gia tốc rơi tự do sẽ khác nhau.

Ví dụ:

Ở đia cực, $g$ lớn nhất : $g \approx 9,8324m/{s^2}$

Ở xích đạo, g nhỏ nhất : $g \approx 9,7805m/{s^2}.$

Ở Hà Nội, $g \approx 9,7872m/{s^2}.$

Ở Thành phố Hồ Chí Minh, $g \approx 9,7867m/{s^2}.$ Nếu không đòi hỏi độ chính xác cao, ta có thể lấy $g \approx 9,8m/{s^2}$ hoặc $g \approx 10m/{s^2}.$