Giải Vật Lí 10 Bài 4: Sự Rơi Tự Do

[toc:ul]

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

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

Sự rơi của các vật: khi thả vật ở một độ cao h so với mặt đất, vật sẽ rơi về mặt đất.

Trong không khí, không phải bao giờ vật nặng cũng rơi nhanh hơn vật nhẹ.

Sự rơi của một vật trong không khí phụ thuộc vào:

Khối lượng vật;

Diện tích bề mặt của vật

...

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

II. Đặc điểm của sự rơi tự do

Phương: thẳng đứng (phương dây dọi).

Chiều: từ trên xuống dưới.

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

Vận tốc trong chuyển động rơi tự do: v = g.t, trong đó g là gia tốc rơi tự do.

Quãng đường đi được trong chuyển động rơi tự do: S =$\frac{1}{2}$.g.t2 (m).

III. Gia tốc rơi tự do

Gia tốc rơi tự do của một vật phụ thuộc vào vị trí địa lí, ở những vĩ độ khác nhau sẽ có gia tốc rơi tự do khác nhau.

Tại mỗi nơi nhất định trên trái đất, gia tốc rơi tự do của các vật đều như nhau.

Thông thường, ta lấy gia tốc rơi tự do là: g = 9,8 m/s2 hoặc g = 10m/s2.

II. GIẢI BÀI TẬP

Giải câu 1: Yếu tố nào ảnh hưởng đến sự rơi...

Yếu tố nào ảnh hưởng đến sự rơi nhanh, chậm của các vật khác nhau trong không khí?

Bài giải:

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự rơi của các vật trong không khí:

Lực cản không khí;

Khối lượng vật;

Bề mặt tiếp xúc với không khí.

Giải câu 2: Nếu loại bỏ được ảnh hưởng của...

Nếu loại bỏ được ảnh hưởng của không khí thì các vật sẽ rơi như thế nào?

Bài giải:

Nếu loại bỏ được lực cản không khí khì các vật sẽ rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực (rơi tự do).

Giải câu 3: Sự rơi tự do là gì?...

Sự rơi tự do là gì?

Bài giải:

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

Giải câu 4: Nêu các đặc điểm của sự rơi tự do...

Nêu các đặc điểm của sự rơi tự do.

Bài giải:

Đặc điểm của sự rơi tự do là:

Phương: thẳng đứng (dây rọi).

Chiều: từ trên xuông dưới.

Chuyển động rơi tự do là chuyển động nhanh dần đều.

Vật rơi tự do với gia tốc bằng gia tốc trọng trường.

Vật rơi tự do với vận tốc ban đầu bằng 0.

Giải câu 5: Trong trường hợp nào các vật...

Trong trường hợp nào các vật rơi tự do với cùng một gia tốc g?

Bài giải:

Các vật rơi tự do với cùng một gia tốc g khi chúng ở cùng một vĩ độ địa lí.

Giải câu 6: Viết công thức tính vận tốc và quãng...

Viết công thức tính vận tốc và quãng đường đi được của vật rơi tự do.

Bài giải:

Vận tốc trong chuyển động rơi tự do: v = g.t, trong đó g là gia tốc rơi tự do.

Quãng đường đi được trong chuyển động rơi tự do: S =$\frac{1}{2}$.g.t2 (m).

Giải câu 7: Chuyển động của vật nào dưới đây...

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.

C. Một chiếc khăn tay.

D. Một mẩu phấn.

Bài giải:

Chọn đáp án D.

Giải câu 8: Chuyển động của vật nào dưới đây...

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

A. Chuyển động của một hòn sỏi được ném lên cao.

B. Chuyển động của một hòn sỏi được ném theo phương nằm ngang.

C. Chuyển động của một hòn sỏi được ném theo phương xiên góc.

D. Chuyển động của một hòn sỏi được thả rơi xuống.

Bài giải:

Chọn đáp án D.

Giải thích: Vì vật rơi tự do có vận tốc ban đầu bằng 0, và rơi theo phương thẳng đứng.

Giải câu 9: Thả một hòn đá từ độ cao h xuống đất...

Thả một hòn đá từ độ cao h xuống đất, hòn đá rơi trong 1 s. Nếu thả hòn đá đó từ độ cao 4 h xuống đất thì hòn đá sẽ rơi trong bao lâu?

A. 4 s.

B. 2 s.

C. $\sqrt{2}$ s.

D. Một đáp số khác.

Bài giải:

Chọn đáp án B.

Giải thích:

Từ công thức tính quãng đường đi được của chuyển động rơi tự do, ta có:

$h = \frac{1}{2}.g.t^{2}_{1}$

Và $4h = \frac{1}{2}.g.t^{2}_{2}$

$\Rightarrow $ $\frac{4h}{h} = \frac{t^{2}_{2}}{t^{2}_{1}} = 4$

$\Rightarrow $ $t_{2} = 2.t_{1} = 2$ (s).

Giải câu 10: Một vật nặng rơi từ độ cao 20 m...

Một vật nặng rơi từ độ cao 20 m xuống mặt đất. Tính thời gian rơi và vận tốc của vật khi chạm đất. Lấy g = 10 m/s2.

Bài giải:

Thời gian rơi của vật là: $h = \frac{1}{2}.g.t^{2}$ $\Rightarrow $ $t = \sqrt{\frac{2.h}{g}} = \sqrt{\frac{2.20}{10}} = 2$ (s).

Vận tốc của vật khi chạm đất là: v = g.t = 10.2 = 20 (m/s).

Giải câu 11: Thả một hòn đá rơi từ miệng một...

Thả một hòn đá rơi từ miệng một cái hang sâu xuống đến đáy. Sau 4 s kể từ lúc bắt đầu thả thì nghe thấy tiếng hòn đá chạm vào đáy. Tính chiều sâu của hang. Biết vận tốc truyền âm trong không khí là 330 m/s. Lấy g = 9,8 m/s2.

Bài giải:

Hòn đá được coi như rơi tự do.

Gọi thời gian rơi của hòn đá là t1, thời gian để âm thanh trở lại tai người thả là t2.

Ta có: t1 + t2 = 4 (s). (*)

Mà hòn đá đi quãng đường h, âm thanh truyền tới tai người thả cũng đi quãng đường là h (do âm thanh phát ra lúc hòn đá va chạm với đáy hang), nên ta có phương trình:

vkk.t2 = $\frac{1}{2}$.g.t12 (**).

$\Rightarrow $ $t_{2} = \frac{g.t_{1}^{2}}{2.v_{kk}}$ (***).

Giải hệ phương trình (*) và (***), ta có t1 = 3,78 (s).

Vậy, chiều sâu của hang là: h = $\frac{1}{2}$.g.t12 = $\frac{1}{2}$.9,8.3,782 = 70 (m).

Giải câu 12: Thả một hòn sỏi từ trên gác cao...

Thả một hòn sỏi từ trên gác cao xuống đất. Trong giây cuối cùng hòn sỏi rơi được quãng đường 15 (m). Tính độ cao của điểm từ đó bắt đầu thả hòn sỏi. Lấy g = 10 m/s2.

Bài giải:

Gọi thời gian rơi của hòn sỏi là: t (s) , t > 0.

Độ cao của điểm bắt đầu thả hòn sỏi là: h = $\frac{1}{2}$.g.t2.

Trong (t – 1) (s) hòn sỏi đi được quãng đường là: s = $\frac{1}{2}$.g.(t – 1)2.

Quãng đường đi được của hòn sỏi trong giây cuối cùng là:

S’ = h – s = $\frac{1}{2}$.g.(t2 – (t – 1)2) = 15 m (*).

Giải phương trình (*), ta được, t = 2 (s).

Độ cao của điểm bắt đầu thả là: h = $\frac{1}{2}$.g.t2 = $\frac{1}{2}$.10.22 = 20 (m).