Dạng bài tập liên quan đến sự rơi tự do là kiến thức rất quan trọng trong chương trình vật lý lớp 10. Ai cũng biết với cùng một độ cao, hòn đá luôn rơi nhanh hơn chiếc lá. Việc tính toán sự rơi tự do có thể ứng dụng vào thực tế như thế nào? Để giúp bạn hiểu rõ hơn cũng như nắm được cách giải bài tập liên quan đến để ước lượng độ sâu của một giếng cạn nước, chúng tôi sẽ lý giải thông qua những kiến thức và ví dụ dưới đây!
xem ngay lời giải chi tiết tại đây!!!
Lý thuyết cơ bản – để ước lượng độ sâu của một giếng cạn nước
Định nghĩa: Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực.
Hãy cùng xem thí nghiệm sau:
Thí nghiệm
Trường hợp 1: Thả một hòn sỏi nặng hơn tờ giấy và một tờ giấy. Quan sát thấy vật nặng sẽ rơi nhanh hơn vật nhẹ, nghĩa là hòn sỏi rơi nhanh hơn.
Trường hợp 2: Như trường hợp 1 nhưng tờ giấy được vo tròn lại. Quan sát thấy tuy hai vật khác nhau với khối lượng khác nhau nhưng rơi nhanh bằng nhau.
Trường hợp 3: Thả hai tờ giấy có kích thước như nhau, tuy nhiên một tờ vo tròn, một tờ để thẳng. Quan sát được hai vật này cũng rơi với tốc độ khác nhau.
Trường hợp 4: Thả hòn sỏi nhỏ và tấm bìa phẳng nằm ngang (tấm bìa nặng hơn hòn sỏi). Kết quả là vật nhẹ rơi nhanh hơn vật nặng, tấm bìa rơi xuống sớm hơn.
Kết luận
- Trong không khí, không phải vật có khối lượng khác nhau thì rơi nhanh chậm khác nhau.
- Yếu tố ảnh hưởng đến sự rơi của vật đó chính là lực cản không khí và trọng lực tác dụng lên vật.
- Từ đó, nếu loại bỏ được hết những lực cản tác động lên vật thì mọi vật sẽ rơi nhanh đều nhau. Sự rơi của vật trong trường hợp này chính là sự rơi tự do.
Đặc điểm của sự rơi tự do
- Chuyển động theo phương thẳng đứng
- Chiều chuyển động từ dưới lên
- Chuyển động thẳng nhanh dần đều
Công thức tính sự rơi tự do
Công thức tính vận tốc
v=g.t
(Trong đó g là gia tốc rơi tự do)
Lưu ý: Nếu s = h (độ cao từ mặt đất đến vị trí vật được thả) thì v chính là vận tốc chạm đất.
Công thức tính quãng đường đi được của sự rơi tự do
S=12gt2 ; v2=2gS
Gia tốc rơi tự do
- Tại một nơi nhất định trên mặt đất, các vật đều rơi tự do với cùng vận tốc g.
- Ở những nơi khác nhau thì gia tốc rơi tự do cũng sẽ khác nhau.
Ví dụ thực tế
Từ những lý thuyết trên, chúng tôi sẽ tiến hành giải ví dụ để giúp bạn hiểu về cách giải bài tập liên quan đến ước lượng độ sâu của đáy giếng cạn nước vật lý lớp 10:
Để ước lượng độ sâu của một giếng cạn nước, người ta dùng đồng hồ bấm giây, ghé sát tai vào miệng giếng và thả một hòn đá rơi tự do từ miệng giếng; sau 3s thì người đó nghe thấy tiếng hòn đá đập vào đáy giếng. Giả sử tốc độ truyền âm trong không khí là 330 m/s, lấy g = 9,9 m/s2. Độ sâu định lượng của giếng nước đó là bao nhiêu?
Bài Giải
Thời gian vật rơi nhanh dần đều đến khi vật rơi xuống vực và truyền lại cho người nghe là 3s. Ta có:
t1+t2=3s (1)
Quãng đường đá rơi bằng quãng đường âm thanh truyền:
12gt12=va.t212.9,9.t12=330.t2
t1=106.t23(2)
Từ (1) và (2) suy ra t2=0,124s; t1=2,875s
Độ cao từ vách núi xuống đáy vực: S =v a.t2= 330.0,124 = 40,92 m 41 m
Như vậy thông qua ví dụ vừa rồi, chúng tôi đã cung cấp cho bạn những kiến thức cũng như cách giải bài tập liên quan đến ước lượng độ sâu của đáy giếng cạn nước vật lý lớp 10. Hy vọng những thông tin trên đây đều có thể giúp ích cho bạn chinh phục dạng toán này trong chương trình vật lý lớp 10. Chúc các bạn thành công. Nếu có thắc mắc nào, hãy để lại dưới phần bình luận, chúng tôi sẽ giải đáp cùng bạn nhé!
