Sự rơi tự do là gì?

Đáp án chi tiết, giải thích dễ hiểu nhất cho câu hỏi: “Sự rơi tự do là gì?” cùng với kiến thức tham khảo do Top lời giải biên soạn là tài liệu cực hay và bổ ích giúp các bạn học sinh ôn tập và tích luỹ thêm kiến thức bộ môn Vật lí 10

Sự rơi tự do là gì?

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

Kiến thức tham khảo về Sự rơi tự do.

1. Rơi tự do

- Trong vật lý Newton, chuyển động rơi tự do là bất kỳ chuyển động nào của vật thể với lực hấp dẫn là lực duy nhất tác động lên vật thể đó. Trong bối cảnh của thuyết tương đối rộng, trọng lực bị giảm theo đường cong không gian-thời gian, một vật thể trong trạng thái rơi tự do không có lực nào tác động lên nó và chuyển động theo đường trắc địa. Bài viết này chỉ liên quan đến khái niệm rơi tự do trong vật lý Newton.

- Nếu bỏ qua sức cản của môi trường ảnh hưởng lên vật thể (như không khí, nước), theo Galileo, mọi vật rơi tự do đều có cùng tốc độ

* 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.

* 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.

2. Đặc điểm của rơi tự do

- Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều có phương là phương thẳng đứng và chiều là chiều từ trên xuống dưới và có vận tốc đầu bằng 0.

- Vận tốc của vật tại thời điểm t: v = g.t  (g là gia tốc trọng trường, còn được gọi là gia tốc rơi tự do)

- Quãng đường đi được của vật sau thời gian t :

- Thời gian được của vật được tính bằng:

3. Yếu tố ảnh hưởng đến rơi nhanh, chậm của các vật khác nhau trong không khí

- 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.

- Ngoài ra các yếu tố: Từ trường, điện trường, lực hấp dẫn của những vật xung quanh… cũng ảnh hưởng đến sự rơi của các vật.

4. Các dạng bài tập về sự rơi tự do

Dạng 1: Xác định quãng đường, thời gian, vận tốc trong rơi tự do

Sử dụng các công thức:

Dạng 2: Tính quãng đường vật đi được trong giây thứ n và trong n giây cuối

1. Quãng đường vật đi được trong giây thứ n

+ Tính quãng đường vật đi được tron n giây:

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

+ Quãng đường vật đi được trong giây thứ n:

2. Quãng đường vật đi được trong n giây cuối

+ Tính quãng đường vật đi trong t giây:

+ Tính quãng đường vật đi được trong (t – n) giây:

+ Quãng đường vật đi được trong n giây cuối:

Dạng 3: Xác định vị trí và thời điểm hai vật gặp nhau

Bước 1: Chọn hệ quy chiếu

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

Bước 2: Viết phương trình chuyển động của mỗi vật

Vật 1: 

Vật 2: 

Bước 3: Xác định vị trí, thời điểm hai vật gặp nhau

+ Hai vật gặp nhau khi chúng có cùng tọa độ: y₁=y₂=> Thời điểm hai vật gặp nhau.

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

5. Bài tập về sự rơi tự do

Bài 1. Một người thả vật rơi tự do, vật chạm đất có v = 36 m/s, g = 10 m/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 2.5s.

Đáp án: 

a. 

(vì vận tốc sau khi chạm đất : v = gt ⇒ t = 3.6s)

b. Thời gian vật rơi 20m đầu tiên:

 ⇒ v_15m = gt_15m = 17.3 m/s

h’ = S – S_2s = 44.8 m

Bài 2. Hai viên bi sắt được thả rơi cùng độ cao cách nhau một khoảng thời gian 0,5s. Lấy g = 10 m/s². Khoảng cách giữa hai viên bi sau khi viên thứ nhất rơi được 1,5s là

A. 6,25 m. 

B. 12,5 m.

C. 5,0 m. 

D. 2,5 m.

Đáp án:

Chọn A

- Chọn gốc tọa độ là vị trí thả hai viên bi, chiều dương hướng xuống.

- Phương trình chuyển động của 2 viên bi là

- Sau khi viên bi thứ nhất rơi được 1,5s thì viên bi thứ hai rơi được 1s.

- Та có:

- Khoảng cách giữa hai viên bi là x = x₁ - x₂ = 11, 25 - 5 = 6,25m.

Bài 3. Thả rơi hòn đá từ độ cao h xuống đất. Hòn đá rơi trong 1 s. Nếu thả hòn đá đó từ độ cao 4h xuống đất thì hòn đá rơi trong bao lâu?

A. 4s

B. 2s

C. √2s

D. Một đáp số khác

Đáp án 

Chọn B

Áp dụng công thức đường đi của sự rơi tự do

=> Thời gian rơi  

Lấy (2)/ (1)  ta được:

Suy ra t₂ = 2t₁ = 2.1 =2s

Bài 4. Một người thả vật rơi tự do, vật chạm đất có v = 30m/s, g = 10m/s².

a/ Tìm độ cao thả vật.

b/ Vận tốc vật khi rơi được 20m.

c/ Độ cao của vật sau khi đi được 2s.

Đáp án 

a/ h = S = ½ gt² = 45m

v = v₀ + gt => t = 3s

b/ Thời gian vật rơi 20m đầu tiên:S’ = ½ gt’

v’ = v₀ + gt’ = 20m/s

c/ Khi đi được 2s: h’ = S – S’ = 25m