VẬN DỤNG CÔNG THỨC TÍNH QUÃNG ĐƯỜNG, VẬN TỐC TRONG CHUYỂN ĐỘNG RƠI TỰ DO
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Sử dụng các công thức
- Công thức tính quãng đường: S = ½ gt2
- Công thức vận tốc: v = g.t
2. BÀI TẬP VÍ DỤ
Bài 1: Một vật rơi tự do từ độ cao 20 m xuống đất, gia tốc g = 10 m/s2.
a) Tính thời gian để vật rơi đến đất
b) Tính vận tốc của vật lúc vừa chạm đất
Hướng dẫn giải
a)
Thời gian vật rơi đến đất là
\(t = \sqrt {\frac{{2{\rm{s}}}}{g}} = \sqrt {\frac{{2.20}}{{10}}} = 2{\rm{s}}\)
b)
Vận tốc của vật lúc vừa chạm đất là:
\(v = g.t = 10.2 = 20m/s\)
Bài 2: Trong trò chơi tung hứng, một vật được ném thẳng đứng cao, sau 2 giây thì chụp được nó. Cho g = 10 m/s2. Độ cao cực đại mà vật đạt tới kể từ điểm ném là
A. 5 m.
B. 10 m.
C. 15 m.
D. 20 m.
Hướng dẫn giải
Chọn A.
Chọn chiều dương hướng lên, gốc tọa độ y = 0 là ví trí ném, gốc thời gian t = 0 là lúc ném.
Ta có khi t = 0, v0 > 0 và a = - g = - 10 m/s2.
Suy ra vận tốc của vật tại thời điểm t: v = v0 – gt
Vật lên cao cực đại khi v = 0 ⟹ thời gian vật lên cao cực đại là: t1 = v0/g.
Độ cao vật đạt được từ điểm ném: h1 = v0t1 – 0,5gt12 = 0,5v02/g.
Sau đó vật rơi xuống (chuyển động ngược chiều dương), khi hứng được vật, vật qua vị trí lúc ném và có v = v2 = - v0
Suy ra thời gian vật chuyển động từ lúc ném đến lúc được chụp lại là t2 thỏa mãn:
v2 = v0 – gt2 = -v0 ⟺ t2 = 2v0/g
Theo bài ra ta có: t2 = 2 s ⟹ v0 = 10m/s
Độ cao cực đại mà vật đạt tới kể từ điểm ném là: h1 = 0,5v02/g = 5m.
Bài 3: Từ độ cao h = 1 m so với mặt đất, một vật được ném thẳng đứng hướng xuống với vận tốc 4 m/s. Cho g = 10 m/s2. Thời gian rơi của vật khi nó chạm đất là
A. 0,125 s.
B. 0,2 s.
C. 0,5 s.
D. 0,4 s.
Hướng dẫn giải
Chọn B.
Chọn chiều dương Oy hướng xuống, gốc tọa độ y = 0 là ví trí ném, gốc thời gian t = 0 là lúc ném.
Ta có: khi t = 0, v0 = 4m/s và a = g = 10 m/s2.
Phương trình chuyển động của vật:
\(y=\frac{1}{2}g{{t}^{2}}+{{v}_{0}}t=5{{t}^{2}}+4t\)
Vật chạm đất khi y = h = 1m.
Suy ra 5t2 + 4t = 1 ⟹ t = 0,2s (loại nghiệm âm)
Thời gian rơi của vật khi nó chạm đất là 0,2s.
Bài 4: Từ mặt đất, một viên bi nhỏ được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 10 m/s, cho g = 10 m/s2. Ở độ cao nào thì vận tốc của nó giảm đi còn một nửa?
A. 5 m.
B. 2,5 m.
C. 1,25 m.
D. 3,75 m.
Hướng dẫn giải
Chọn D.
Chọn chiều dương hướng lên, gốc tọa độ y = 0 là ví trí ném, gốc thời gian t = 0 là lúc ném.
Ta có: khi t = 0, v0 > 0 và a = - g = - 10 m/s2.
Sau thời gian t từ khi ném vật có vận tốc v và lên được độ cao h.
Nếu vật chưa lên cao cực đại thì quãng đường vật đi được là S = h.
Áp dụng hệ thức độc lập: v2 – v02 = 2.a.S ⇒\(S=h=\frac{{{v}^{2}}-{{v}_{0}}^{2}}{-2g}\)
Khi v = v0/2 thì \(h=\frac{\frac{{{v}_{0}}^{2}}{4}-{{v}_{0}}^{2}}{-2g}=\frac{3{{v}_{0}}^{2}}{8g}=3,75m\)
Vậy ở độ cao 3,75 m thì vận tốc của nó giảm đi còn một nửa.
3. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1:Một vật rơi tự do từ độ cao 20m xuống đất, g = 10m/s2.
a/ Tính thời gian để vật rơi đến đất.
b/ Tính vận tốc lúc vừa chạm đất.
Bài 2:Một vật được thả rơi không vận tốc đầu khi vừa chạm đất có v = 70m/s, g = 10m/s2
a/ Xác định quãng đường rơi của vật.
b/ Tính thời gian rơi của vật.
Bài 3:Từ độ cao 120m người ta thả một vật thẳng đứng xuống với v = 10m/s, g = 10m/s2.
a/ Sau bao lâu vật chạm đất.
b/ Tính vận tốc của vật lúc vừa chạm đất.
Bài 4:Thả một hòn đá từ độ cao h xuống đấy, hòn đá rơi trong 1s. Nếu thả hòn đá đó từ h’ = 4h thì thời gian rơi là bao nhiêu?
Bài 5:Một vật rơi tự do khi chạm đất thì vật đạt v = 30m/s. Hỏi vật được thả rơi từ độ cao nào? g = 9,8m/s2.
Bài 6: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.
...
---(Nội dung đầy đủ và chi tiết, các em vui lòng xem tại online hoặc tải về)---
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Luyện tập vận dụng công thức tính quãng đường, vận tốc trong rơi tự do môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tư liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
