Đáp án Vật lí 10 kết nối tri thức Bài 10: Sự rơi tự do

BÀI 10 SỰ RƠI TỰ DO

I. Sự rơi trong không khí

Phần thảo luận:

Các thí nghiệm (TN) sau đây sẽ giúp chúng ta kiểm tra dự đoán của mình về sự rơi trong không khí.

TN 1: Thả rơi một viên bi và một chiếc lá.

TN 2: Thả hai tờ giấy giống nhau, nhưng một tờ được vo tròn, một tờ để nguyên.

TN 3: Thả rơi hai viên bi có cùng kích thước, một bằng sắt và một bằng thủy tinh.

Từ những thí nghiệm trên, rút ra nhận xét về sự rơi trong không khí.

Trả lời:

• TN1: Sự rơi của các vật có liên quan tới kích thước và khối lượng của vật 
• TN2: Sự rơi của vật có liên quan tới diện tích bề mặt vật tiếp xúc với không khí
• TN3: Sự rơi của các vật có liên quan tới khối lượng của vật 

=> Các thí nghiệm trên cho thấy sự rơi nhanh hay chậm của vật phụ thuộc vào độ lớn của lực cản không khí tác dụng lên vật. Lực cản càng nhỏ so với trọng lực tác dụng lên vật thì vật sẽ rơi càng nhanh và ngược lại.

Câu 1: Trong thí nghiệm 1, tại sao quả bóng rơi nhanh hơn chiếc lá?

Trả lời:

Vì Chiếc lá lớn hơn nên chiếc lạ bị lực cản không khí nhiều hơn nên rơi chậm hơn.

Câu 2: Trong thí nghiệm thứ 2, hai tờ giấy như nhau, nặng giống nhau, tại sao tờ giấy vo tròn lại rơi nhanh hơn ?

Trả lời:

Vì tờ giấy vo tròn đã thu hẹp được diện tích bề mặt tiếp xúc với không khí, nghĩa là lực cản không khí tác dụng lên là nhỏ hơn nên rơi nhanh hơn

Câu 3: Trong thí nghiệm 3, trọng lượng bi sắt lớn hơn bi thuỷ tinh, tại sao hai viên bi rơi nhanh như nhau ?

Trả lời:

Vì bề mặt tiếp xúc của bi thuỷ tinh và bi sắt là như nhau nên chịu lực cản của không khí là như nhau nên hai viên bi rơi nhanh như nhau

Phần mở rộng

Câu 1: Theo em nếu loại bỏ được lực cản của không khí thì các vật sẽ rơi như thế nào ?

Trả lời:

Nếu loại bỏ được lực cản của không khí thì các vật sẽ rơi nhanh như nhau.

II. Sự rơi tự do

1. Sự rơi tự do

Câu 1: Trong các chuyển động sau, chuyển động nào được coi là sự rơi tự do? Tại sao?

1. Chiếc lá đang rơi
2. Hạt bụi chuyển động trong không khí
3. Quả tạ rơi trong không khí
4. Vận động viên đang nhảy dù

Trả lời:

Quả tạ rơi trong không khí được coi là sự rơi tự do vì độ lớn của lực cản không khí không đáng kể so với trọng lượng của vật.

2. Đặc điểm của chuyển động rơi tự do 

Câu hỏi. Căn cứ vào số liệu cho trong bảng 10.1 để:

1. Chứng tỏ chuyển động rơi tự do là nhanh dần đều. 
2. Tính gia tốc của chuyển động rơi tự do.

Trả lời:

a.

• Từ giây thứ 0.1 đến 0.2, vật rơi được 0.197 - 0.049 = 0.148 m
• Từ giây thứ 0.2 đến 0.3, vật rơi được một khoảng là: 0.441 - 0.197= 0.244 m
• Từ giây thứ 0.3 đến 0.4, vật rơi được một khoảng là: 0.785 - 0.441 = 0.344 m

Như vậy, sau cùng 1 khoảng là 0.1 giây như nhau nhưng vật rơi được những khoảng khác nhau, càng về sau thì rơi càng nhanh hơn.

1. Gia tốc của sự rơi tự do . Ta dựa vào công thức: S = 12a.t2=> a= 2St2. Như vậy:

• Gia tốc tại 0.1 giây là:  =9,8 (m/s2) 
• Gia tốc tại 0.2 giây là:  = 9,85 (m/s2) 
• Gia tốc tại 0.3 giây là:  = 9,8 (m/s2) 
• Gia tốc tại 0.4 giây là:  = 9,8125 (m/s2) 

3. Công thức rơi tự do 

Câu 1: Tại sao độ dịch chuyển và quãng đường đi được trong sự rơi tự do có cùng độ lớn ?

Trả lời:

Vì sự rơi tự do là chuyển động thẳng, không đổi chiều và vật rơi luôn hướng về mặt đất.

Câu hỏi 2. Hãy nêu cách đo gần đúng độ sâu của một cái giếng mỏ cạn. Coi vận tốc truyền âm trong không khí là không đổi và đã biết.

Trả lời:

Thả một hòn đá xuống giếng và đo thời gian từ lúc thả đến khi nghe thấy tiếng rơi bõm của hòn đá. Khi đó ta tính được độ sâu của giếng là:  với g= 9,8 m/s²

Phần vận dụng

Câu 1:

Một người thả một hòn bi rơi từ trên cao xuống đất và đo được thời gian rơi là 3,1 s. Bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 9,8 m/s2

1. a) Tính độ cao của nơi thả hòn bi so với mặt đất và vận tốc lúc chạm đất.
2. b) Tính quãng đường rơi được trong 0,5 s cuối trước khi chạm đất.

Trả lời:

1. a) Độ cao của nơi thả hòn bi so với mặt đất là:

h= == 47,089 m

Vận tốc vật lúc chạm đất là: v = g.t = 9,8.3,1 = 30,38 m/s

1. b) Quãng đường vật rơi được trong 0,5 s cuối trước khi chạm đất = cả quãng đường – quãng đường vật rơi trong 2,6 giây đầu:

Quãng đường vật rơi trong 2,6 giây đầu là: 

= 33,124 m

= 47,089 - 33,124 = 13,965 m

Phần em có thể 

• Vận dụng được những kiến thức về sự rơi tự do vào một số tình huống thực tế đơn giản
• Biết cách xác định phương thẳng đứng và phương nằm ngang.

Trả lời:

• Vận dụng kiến thức về sự rơi tự do để tính toán được thời gian rơi của vật, vận tốc vật bắt đầu chạm đất hoặc có thể tìm được độ cao của một quả bưởi bị rụng cuống và rơi tự do.
• Biết cách xác định phương thẳng đứng và phương ngang dựa vào cách sử dụng dây dọi và thước eke.