Sự rơi tự do là gì? Đặc điểm, công thức sự rơi tự do

Rơi tự do là hiện tượng thường hay gặp trong đời sống, khá nhiều người cho rằng một chiếc lá hay quả táo rơi từ trên cao xuống,… đều là ví dụ cho sự rơi tự do, liệu điều này có thực sự chính xác? Những thông tin chi tiết về sự rơi tự do là gì sau đây sẽ giúp bạn lý giải được điều này!

Thí nghiệm sự rơi tự do

Sự rơi của vật trong không khí

Để có thể định nghĩa sự rơi tự do một cách chính xác nhất ta cần tiến hành thí nghiệm về sự rơi tự do như sau để xét xem trong không khí thì những vật có trọng lượng nặng hơn có rơi xuống nhanh hơn so với vật nhẹ hay không.

Thí nghiệm 1: Thực hiện thả một viên sỏi nhỏ cùng với một tờ giấy mỏng
Thí nghiệm 2: Thực hiện tương tự như thí nghiệm 1, tuy nhiên tờ giấy được vo tròn và nén chặt lại.

Thí nghiệm 3: Thả đồng thời cùng lúc 2 tờ giấy có cùng kích thước, tuy nhiên một tờ để phẳng, tờ còn lại sẽ được vo tròn.
Thí nghiệm 4: Thực hiện thả hòn sỏi nhỏ và 1 tấm bìa phẳng nằm ngang (trọng lượng nặng hơn hòn sỏi)

Kết quả ta thu được như sau:

Thí nghiệm 1: vật nặng (viên sỏi) sẽ rơi nhanh hơn vật nhẹ (tờ giấy)
Thí nghiệm 2: mặc dù 2 vật nặng nhẹ khác nhau tuy nhiên lại có tốc độ rơi như nhau
Thí nghiệm 3: 2 vật nặng như nhau, tuy nhiên tốc độ rơi lại có sự khác nhau
Thí nghiệm 4: vật nhẹ hơn (viên sỏi) sẽ rơi nhanh hơn vật nặng (tờ bìa phẳng)

Vậy ta có kết luận: Ở trong môi trường không khí, không phải vật nặng luôn rơi nhanh hơn so với vật nhẹ. yếu tố quyết định đến sự nhanh hay chậm của vật trong không khí là lực cản không khí, cùng với trọng lực tác dụng lên vật.

Nói một cách đơn giản thì các vật rơi trong không khí nhanh hay chậm sẽ được dựa vào lực cản của không khí tác dụng vào chúng như thế nào.

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

Ta xét thí nghiệm của Newton, ông thực hiện thí nghiệm với một ống thuỷ tinh bên trong có chứa một hòn bi chì và một cái lông chim. Cho 2 vật đã chuẩn bị trên rơi ở trong ống còn đầy không khí, quan sát ta thấy hòn bi chì rơi nhanh hơn lông chim.

Sau đó, hút hết không khí ở trong ống ra và tiếp tục cho 2 vật trên rơi ở trong ống thì thấy tốc đọc rơi của chúng như nhau.

=> Kết luận: Qua 2 thí nghiệm xét trên ta có thể thấy nếu như loại bỏ được ảnh hưởng của không khí mọi vật sẽ có tốc độ rơi nhanh như nhau. Lúc này sự rơi của các vật được gọi là sự rơi tự do.

Thực tế, để có được sự rơi tự do, chúng ta cần phải loại bỏ nhiều ảnh hưởng khác nữa như: ảnh hưởng của từ trường, của điện trường,…

Định nghĩa sự rơi tự do

Từ các thí nghiệm và kết luận đã được rút ra ở 2 thí nghiệm trên ta có thể đi đến định nghĩa về sự rơi tự do của vật như sau: Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực.

Đặc điểm của sự rơi tự do

Để nhận biết được đâu là sự rơi tự do ta nhận biết thông qua những đặc điểm cơ bản như sau:

Trong chuyển động rơi tự do sẽ có phương là phương thẳng đứng (phương của dây dọi).
Chuyển động rơi tự do có chiều từ trên xuống dưới.
Chuyển động rơi tự do là dạng chuyển động thẳng nhanh dần đều.

Xem thêm: Lực đàn hồi là gì? Đặc điểm, đơn vị, công thức lực đàn hồi của lò xo

Các công thức của sự rơi tự do

Công thức tính vận tốc

Lấy gốc là vị trí bắt đầu thả rơi vật với chiều dương hướng xuống, ta có công thức để tính vận tốc sự rơi tự do của vật là:

v=g.t

Trong đó:

v: là vận tốc rơi tự do (m/s)
g: là gia tốc rơi tự do (m/s2)
t: là thời gian rơi (s).

Lưu ý: khi s = h độ cao từ vị trí thả vật đến mặt đất, thì v là vận tốc của vật khi chạm đất.

Công thức tính quãng đường của vật rơi tự do

Công thức để tính quãng đường của vật chuyển động rơi tự do như sau:

S=½gt $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ ; v $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ = 2gS

Trong đó:

S: là quãng đường vật rơi tự do (m)
v: là vận tốc rơi tự do (m/s)
g: là gia tốc rơi tự do (m/s $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ )
t: là thời gian rơi (s).

Xem thêm: Vận tốc là gì? Công thức tính, cách đổi đơn vị vận tốc

Gia tốc rơi tự do

Các vật đều rơi tự do với cùng một gia tốc g tại nơi nhất định ở trên Trái Đất và ở gần mặt đất. Ở một số nơi khác nhau sẽ có gia tốc rơi tự do cũng khác nhau, cụ thể:

Ở vùng địa cực g lớn nhất: g = 9,8324m/s $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ .
Ở vùng xích đạo g nhỏ nhất: g = 9,7872m/s $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$
Trường hợp không bắt buộc độ chính xác cao, ta có thể lấy g = 9,8m/s $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ hoặc g = 10m/s $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ .

Bài tập về sự rơi tự do

Vận dụng những kiến thức lý thuyết mà chúng ta đã tổng hợp trên đây để thực hiện giải các bài tập sau đây:

Bài 1: Một vật rơi tự do khi chạm đất vật đạt v = 20 m/s. Cho biết vật rơi ở độ cao nào? Biết g = 10 m/s $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$

Hướng dẫn:

Ta có vận tốc của vật là: v = v $\log_{a} b = α \Leftrightarrow a^{α} = b$ + gt ⇒ t = v/g = 2s

Quãng đường của vật rơi: h = S = 1/2 gt $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ = 20 m.

Xem thêm: Gia tốc là gì? Phân loại, Công thức tính gia tốc, đơn vị đo

Bài 2: Ở độ cao 100m người ta thả một vật thẳng đứng xuống với v = 10 m/s, g = 10 m/s $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ .

Thời gian khoảng bao lâu thì vật chạm đất.
Yêu cầu tính vận tốc của vật lúc vừa chạm đất.

Hướng dẫn:

a. S = v $\log_{a} b = α \Leftrightarrow a^{α} = b$ t + 1/2 gt $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$

⇒ 100 = 10t + 5t $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$

⇒ t = 6.2s ( nhận ) hoặc t = -16.2s (loại)

b. v = v $\log_{a} b = α \Leftrightarrow a^{α} = b$ + gt = 10 + 10.6.2 = 72 m/s

Bài tập 3: Một vật được rơi tự do từ độ cao 15m xuống đất với g = 9.8 m/s $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ .

Thời gian mà vật rơi đến đất.
Hãy tính vận tốc khi vật chạm đất.

Hướng dẫn:

Bài tập 4: Thả 1 vật rơi tự do, sau 5s vật chạm đất có g = 9.8 m/s $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ . yêu cầu:

Bạn hãy tính độ cao lúc thả vật.
Bạn hãy tính vận tốc khi chạm đất.
Bạn hãy thực hiện tính độ cao của vật sau khi thả 2s.

Hướng dẫn:

a. Ta có độ cao lúc thả vật như sau: h = S =½ gt $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ = 122.5m

b. v = v0 + gt = 0 + 9.8.5 = 49 m/s

c. Quãng đường vật rơi 2s đầu tiên: S1 = 1/2 gt $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ s $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ = 19.6m

Độ cao của vật sau khi thả 2s là: h = S $\log_{a} b = α \Leftrightarrow a^{α} = b$ sau = S – S $\log_{a} b = α \Leftrightarrow a^{α} = b$ = 102.9m

Bài tập 5: Thả 1 vật rơi tự do, vật chạm đất có v = 36 m/s, g = 10 m/s $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ .

Tìm độ cao thả vật.
Vận tốc vật khi rơi được 15 m.
Độ cao của vật khi đi được 2.5s.

Hướng dẫn:

a. h = S =½ gt $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ = 64.8m

Vì vận tốc của vật sau khi chạm đất : v = gt ⇒ t = 3.6s

b. Thời gian mà vật rơi ở 20m đầu tiên như sau: S = ½ gt $\log_{a} b = α \Leftrightarrow a^{α} = b$ $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ => t $\log_{a} b = α \Leftrightarrow a^{α} = b$ = 1.73s

⇒ v15m = gt15m = 17.3 m/s

c. Khi đi được 2s:

S $\log_{a} b = α \Leftrightarrow a^{α} = b$ = ½ gt $P (x) = x^{4} - 3 x^{2} + \frac{1}{2} - x$ = 20m

h’ = S – S2s = 44.8 m

Qua những chia sẻ trên đây chúng ta đã làm rõ khái niệm về sự rơi tự do là gì, cũng như các đặc điểm cơ bản về sự rơi tự do. Từ đó để có thể áp dụng các kiến thức này trong việc giải bài tập nhanh, hiệu quả nhất!

Sự rơi tự do là gì? Đặc điểm, công thức sự rơi tự do

Thí nghiệm sự rơi tự do

Sự rơi của vật trong không khí

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

Định nghĩa sự rơi tự do

Đặc điểm của sự rơi tự do

Các công thức của sự rơi tự do

Công thức tính vận tốc

Công thức tính quãng đường của vật rơi tự do

Gia tốc rơi tự do

Bài tập về sự rơi tự do

About Hoangcuc

Trả lời Hủy

Thí nghiệm sự rơi tự do

Sự rơi của vật trong không khí

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

Định nghĩa sự rơi tự do

Đặc điểm của sự rơi tự do

Các công thức của sự rơi tự do

Công thức tính vận tốc

Công thức tính quãng đường của vật rơi tự do

Gia tốc rơi tự do

Bài tập về sự rơi tự do

Related Posts

BPO là gì? Lợi ích mà BPO mang đến cho doanh nghiệp

Autocad là gì? Ứng dụng của phần mềm này trong cuộc sống

Booking là gì? Khái niệm về booking trong các lĩnh vực

About Hoangcuc

Trả lời Hủy