Chương I: Chuyển động rơi tự do, tính chất rơi tự do, Trọng lực?
Chương I:Chuyển động tròn đều, gia tốc hướng tâm [Bài 9]
Rơi tự do là sự rơi của một vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực.
Chương I: Chuyển động rơi tự do, tính chất rơi tự do, Trọng lực?
I/ Sự rơi của các vật trong không khí
Khi một vật được thả ở độ cao h so với mặt đất, vật sẽ rơi về mặt đất, sự rơi của các vật trong môi trường khí quyển của trái đất được gọi là sự rơi trong không khí.
hình minh họa sự rơi của các vật trong không khí
Có phải vật nặng lúc nào cũng rơi nhanh hơn vật nhẹ?
Thả 2 tờ giấy A4 ở cùng độ cao h so với mặt đất, một tờ giấy được vo tròn lại, ta nhận thấy rằng tờ giấy được vo tròn luôn rơi xuống trước
Kết luận: sự rơi của các vật trong không khí không phải lúc nào vật nặng cũng rơi nhanh hơn vật nhẹ.
Yếu tố nào ảnh hưởng đến sự rơi của các vật trong không khí?
Các vật rơi trong không khí chủ yếu chịu sức cản của không khí, sức cản của không khí phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc với không khí.
Trong thí nghiệm thả rơi tờ giấy A4 ở trên, khi vo tròn tờ giấy lại lại diện tiếp tiếp xúc của tờ giấy với không khí giảm dẫn đến tờ giấy A4 vo tròn lại sẽ rơi nhanh hơn. Ngược lại trong thực tế khi các vận động viên nhảy dù để giảm vận tốc rơi trước khi chạm đất đều bung dù [một loại vải bền chắc] nhằm mục đích tăng diện tích tiếp xúc với không khí => tăng sức cản của không khí lên vải dù => giảm vận tốc rơi.
Nếu loại bỏ được sức cản của không khí mọi vật sẽ rơi như thế nào?
Quan điểm vật nặng luôn rơi nhanh hơn vật nhẹ xuất phát từ tư tưởng của một nhà khoa học, triết học Hy lạp cổ đại Aristoteles [384 – 322 trước công nguyên] người đặt nền móng đầu tiên cho ngành chuyên ngành vật lý học. Galileo Galilei [1564 – 1642] đã chứng minh điều trên không đúng bằng thí nghiệm thả rơi nổi tiếng ở tháp nghiêng Pisa, Italia. Sau này khi nhà vật lý học Isaac Newton [1642-1727] chế tạo ra ống chân không và tiến hành lại thí nghiệm sự rơi của các vật trong môi trường không có không khí và rút ra kết luận: “nếu bỏ qua sức cản của không khí thì các vật sẽ rơi như nhau”
Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ NASA đã tạo lập nên một căn phòng chân không lớn nhất thế giới để thực nghiệm lại sự rơi của các vật trong môi trường không có sức cản của không khí. Thí nghiệm chứng tỏ quả bóng nặng 20kg rơi giống như một chiếc lông vũ nặng khoảng 50g.
Khi loại bỏ được sức cản của không khí và các ảnh hưởng khác của môi trường, sự rơi của các vật được gọi là sự rơi tự do.
II/ Tính chất của chuyển động rơi tự do
1/ Phương, chiều: các vật rơi tự do theo phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống.
2/ Tính chất: chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.
Phương pháp thực nghiệm: thả một vật rơi ở độ cao h xuống mặt đất, bỏ qua mọi sức cản của không khí. Sử dụng một máy ảnh tốc độ cao chụp lại vị trí của vật sau những khoảng thời gian bằng nhau từ đó tính toán và rút ra kết luận.
3/ Cách xác định gia tốc rơi tự do:
Vì rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều => quãng đường chuyển động của vật được xác định bằng biểu thức
Chào cả nhà. Hôm qua em có xem một clip đưa tin về việc một người đàn ông dùng tay đỡ một cô gái rơi từ tầng 11 xuống. Kết quả là cô gái tử vong, người đàn ông bị ngất, gãy 2 tay. Đột nhiên em tự hỏi rằng: Không biết cô gái đó đã tác dụng một lực bao nhiêu vào tay người đàn ông. Em ra một bài toán tổng quát thế này: Một cô gái nặng 50kg, rơi từ tầng 11 xuống, mỗi tầng cao 4m. Coi cô gái chỉ chịu tác dụng của trọng lực, ma sát không đáng kể. Gia tốc rơi tự do 9,8m/s. Hãy tính **lực tác dụng **của cô gái lên mặt đất khi chạm đất. Theo như vật lý lớp 10 đươc học thì em chỉ có thể tính được cơ năng. Vậy bác nào có cách giải, hay hướng giải quyết bài vật lý này. Có thể đưa ra ý kiến để mọi người cùng thảo luận được ko ạ?
2 Likes
dễ lắm, phương trình tổng quát của chuyển động là
s[t] = ½×a×t2 + v0×t + s0
v[t] = a×t + v0
ở trường hợp cô gái rơi từ tầng 11 tức là độ cao 33m thì vị trí ban đầu s0 = 33 [m], vận tốc ban đầu v0 = 0 [m/s], gia tốc a = g = -9.81 [m/s2] [là số âm vì chọn trục tọa độ từ thấp lên cao, trong khi gia tốc có hướng từ cao xuống thấp]. Lúc được người đàn ông đỡ thì cho là s[t] = 1 [m]. Tìm vận tốc lúc đó [tại thời điểm t]
ráp vô phương trình s[t] ở trên ta có:
s[t] = 1 = ½×[-9.81]×t2 + 0×t + 33
hay
4.905t2 = 32
t2 = 32 / 4.905
t2 = 6.524
t = 2.554 [giây]
thế t này vào phương trình v[t] ở trên ta có:
v[2.554] = [-9.81]×2.554 + 0 = -25 [m/s]
như vậy độ lớn của vận tốc lúc người đàn ông đỡ được là 25m/s hay 90km/h. Bị húc với vận tốc 90km/h mà ko chết là may mắn lắm rồi đó.
thế số vô với 1 tầng = 4m thì vận tốc lúc đỡ là 29m/s ~ 105km/h.
3 Likes
Em cũng có thể dùng bảo toàn động năng [1/2 mv^2] và thế năng [mgh]để làm. Còn lực tác dụng vào tay bao nhiêu thì a cũng có cùng câu hỏi @@
1 Like
Tính lực tác dụng vào tay chắc dùng định luật bảo toàn động lượng nhỉ: p =mv, F = deltaP/deltaT
1 Like
Một cách sâu sắc, lực tác dụng là 500N. Bời vì, khi lực tác dụng vào vật làm biến đổi chuyển động của vật nhưng về bản chất lực không thay đổi tác dụng trong suốt quá trình vật thay đổi vận tốc.
cách đơn giản quá, lâu quá mình quên hết mấy định luật vật lý rồi
1 Like
theo mình cần phải biết dc thời gian đỡ của người đó nữa. Còn nếu người cha chỉ tác dụng 1 lực là mg thì cô gái vẫn chuyển động đều va chạm xuống sàn với vận tốc v=can2[2gh] vì hợp lực =0.
2 Likes
hình như mọi người hiểu nhầm câu hỏi ở đây rồi. Nếu chỉ tính cơ năng của cô gái khi tác dụng xuống mặt đất thì sẽ là một bài toán đơn giản. Search google cũng tự giải đc. Nhưng vấn đề ở bài toán là TÍNH LỰC TÁC DỤNG. Qua tìm hiểu mình thấy bên xây dựng hay tính mấy cái này. Ai trong ngành có thể giải đáp thắc mắc được không ạ?
Thank bạn đã đóng góp ý kiến
cách giải thích này ko ổn. Nếu theo bạn thì cô gái rơi từ tầng 1 xuống cũng tác dụng 1 lực tương tự rơi từ tầng 11 à.
Bài toán không đủ dữ liệu => không tính chính xác được.
Vấn đề ở đây là em hỏi lực tác dụng. Cơ năng đơn vị J ,lực đơn vị N. Em cũng làm đến đc như a, nhưng k biết làm thế nào để đổi cơ năng sang lực.
vậy theo bạn là thiếu dữ liệu nào?
1 J = 1 Nm, thì anh cứ giả sử là ông ý cao 1,7m. Khi bắt thì cô gái rơi xuống thêm 1,7m nữa [kiểu như bị lún thêm 1,7m ý] nếu tính ra thì E[kin]/1,7 = 1,2 tấn @@
Khi rơi từ tầng 11 xuống đến thời điểm chạm tay người đỡ hoặc chạm xuống đến mặt đất thì người rơi [ mình gọi là chất điểm ] - chất điểm có vận tốc là xác định tính theo 2 công thức :
h = gt^2/2. Đã xác định = 44m.
v = gt. Đã xác định = 29m/s.
Khi chạm tay hoặc chạm đất sẽ xuất hiện lực cản và gia tốc cản làm chất điểm giảm vận tốc.
Lực cản tính theo công thức :
F = m.a; m là khối lượng chất điểm ; a là gia tốc cản.
Khi chịu tác động của gia tốc cản thì chất điểm giảm vận tốc về 0 sau t2 giây. Và :
a*t2 = vo = 29m/s.
=> a = 29/t2.
Thay vào công thức tính lực F có :
F= 29mt2 [N].
Như vậy bài toán thiếu dữ liệu là a hoặc t2. Nếu không có 1 trong 2 tham số này thì bài toán là vô số nghiệm.
1 Like
cách giải thích này ko ổn. Nếu theo bạn thì cô gái rơi từ tầng 1 xuống cũng tác dụng 1 lực tương tự rơi từ tầng 11 à.
Sao lại không bạn. Ăngghen từng phát biểu: Nếu chuyển động cơ học truyền đi sao cho nó vẫn giữ nguyên là chuyển động cơ học thì tích mv được truyền từ vật này sang vật khác, còn nếu nó không còn là chuyển động cơ học mà chuyển hóa thành một dạng năng lượng khác, nói chung là dạng chuyển động khác thì chuyển động mới này ti lệ với 1/2mv^2
-> Như vậy lực tác dụng không liên quan gì đến chuyện chuyển động nhanh hay chậm, dài hay ngắn. Nó tỉ lệ với gia tốc [theo định luật 2 newton]
Khi cô gái chuyển động chạm vào tay người, gặp 1 lực cản F1 gây gia tốc a1. Khi chạm đất, cô gái chuyển động với vận tốc v != 0 , mặt đất gây lực cản F2, gây gia tốc a2 != a1
Định luật 2 Newton không thể áp dụng vào cả hai gia tốc
Bài này chắc tính đến mv được thôi
Người ta sẽ cắt ra từng giai đoạn để áp dụng. Trong trường hợp có hợp lực vẫn áp dụng được.
next page →
Home Categories FAQ/Guidelines Terms of Service Privacy Policy