Đáp án Vật lí 10 chân trời sáng tạo Bài 12: Chuyển động của vật trong chất lưu

BÀI 12 CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT TRONG CHẤT LƯU

Câu 1: Trong thực tế, mọi vật rơi luôn chịu lực cản của không khí. Với vật nặng kích thước nhỏ (ví dụ viên bi thép), lực cản này có độ lớn không đáng kể và có thể bỏ qua. Nhưng với các vật kích thước lớn (ví dụ dù lượn), lực cản của không khí có độ lớn đáng kể. Khi này, chuyển động của vật rơi có những tính chất gì?

Trả lời: 

Khi lực cản của không khí có độ lớn đáng kể thì vận tốc của vật rơi bị giảm, vật rơi chậm lại.

1. Chuyển động rơi của vật

Câu 1: Dựa vào đồ thị Hình 12.2, phân tích tính chất chuyển động của vật trong những khoảng thời gian: từ 0 – t₁, t₁ – t₂ và từ thời điểm t₂ trở đi.

Trả lời: 

Khoảng thời gian từ 0- t₁ : chuyển động nhanh dần đều

Khoảng thời gian từ t₁-t₂ : chuyển động nhanh dần không đều

Khoảng thời gian từ t₂ trở đi : chuyển động đều với tốc độ giới hạn không đổi.

Câu 2: Quan sát hình 12.1 vẽ vecto lực cản của dầu tác dụng lên viên bi và mô tả chuyển động của viên bi khi được thả không vận tốc đầu vào dầu

Trả lời: 

Mô tả chuyển động của viên bi:

+ Khi viên bi ở ngoài không khí, thả không vận tốc đầu, viên bi chuyển động thẳng nhanh dần đều.

+ Khi viên bi đi vào trong dầu, viên bi chuyển động chậm lại, và chuyển động đều

Câu 3: Quan sát Hình 12.3, mô tả chuyển động của vận động viên nhảy dù từ khi bắt đầu nhảy khỏi máy bay đến khi chạm đất. Phân tích lực tác dụng lên dù trong từng giai đoạn chuyển động

Trả lời: 

Chuyển động của vận động viên:

+ Ban đầu mới nhảy khỏi máy bay, khi chưa bung dù, trọng lực lớn hơn lực cản của không khí nên vận động viên sẽ rơi nhanh dần

+ Sau khi chuyển động ổn định thì vận động viên bắt đầu bung dù, lực cản của không khí bằng trọng lực nên chuyển động của vận động viên đều và đáp xuống đất.

Câu 4: Tìm hiểu một số biện pháp thực tiễn giúp giảm lực cản của nước lên cơ thể khi chúng ta bơi.

Trả lời: 

Biện pháp giúp giảm lực cản của nước lên cơ thể:

+ Giữ thăng bằng cơ thể khi bơi

+ Đội mũ bơi và kính bơi, giảm ma sát này bằng silicone là một cách tốt khác để giảm lực cản của nước.

+ Giữ các ngón chân về phía sau để giảm lực cản.

2.Sự phụ thuộc của lực cản không khí vào hình dạng vật

Câu 1: Thực hiện thí nghiệm thả rơi hai tờ giấy giống nhau như Hình 12.4, trong đó một tờ được vo tròn và một tờ được để phẳng. So sánh chuyển động của hai tờ giấy này và dự đoán nguyên nhân dẫn đến sự khác nhau đó.

Trả lời: 

Tờ giấy được vo tròn rơi nhanh hơn tờ giấy để phẳng

Nguyên nhân dẫn đến sự khác nhau đó là vì lực cản không khí của tờ giấy vo tròn ít hơn lực cản không khí của tờ giấy để phẳng.

Câu 2: Quan sát Hình 12.6, kết hợp với kết quả thí nghiệm nghiên cứu của dự án để chỉ ra khi vật có hình dạng nào thì lực cản không khí lên vật là lớn nhất và nhỏ nhất.

Trả lời: 

Từ hình vẽ ta thấy vật có hình tam giác thì lực cản không khí là lớn nhất và vật có hình giọt nước nằm ngang có lực cản không khí là nhỏ nhất.

Câu 3: Ngoài các ví dụ được đề cập, hãy tìm hiểu và trình bày ứng dụng của sự tăng hay giảm sức cản không khí theo hình dạng vật trong đời sống. (Gợi ý: Có thể tham khảo các hiện tượng trong Hình 12.7).

Trả lời: 

Ứng dụng của sự tăng giảm sức cản không khí theo hình dạng vật:

+ Làm tăng tốc của vật

+ Làm giảm tốc độ của máy bay khi hạ cánh

Câu 4: Xét một vật rơi trong không khí có đồ thị tốc độ rơi theo thời gian được biểu diễn trong Hình 12.2.

2. a) Vẽ hình và biểu diễn các lực tác dụng lên vật tại thời điểm t₁, t₂.
3. b) Xác định độ lớn hợp lực tác dụng lên vật tại thời điểm t₂.

Trả lời: 

a,

1. Độ lớn hợp lực tác dụng lên vật tại thời điểm t2là: 

Câu 5: Hãy vẽ lực cản của không khí hoặc nước tác dụng lên các vật trong các trường hợp được mô tả trong Hình 12P.1.

Trả lời: 

Câu 6: Một con cá hề (Hình 12P.2) đang bơi trong nước chịu tác dụng của lực cản F = 0,65 v (v là tốc độ tức thời tính theo đơn vị m/s). Hãy tính lực tối thiểu để con cá đạt được tốc độ 6 m/s, giả sử con cá bơi theo phương ngang.

Trả lời: 

Khi con cá bơi theo phương ngang, lực tối thiểu để con cá bơi được phải bằng lực cản của nước

=> Lực tối thiểu của con cá là: F = F_c = 0,65.v = 0,65.6 = 3,9 (N).