Cách tính quãng đường, vận tốc trong rơi tự do
Bài tập rơi tự do có lời giải
Trong chương trình Vật lý 10, rơi tự do là dạng chuyển động đặc biệt dưới tác dụng của trọng lực, có quỹ đạo thẳng đứng và gia tốc không đổi. Để giải tốt dạng bài này, học sinh cần nắm vững cách tính quãng đường và vận tốc trong rơi tự do thông qua các công thức chuẩn và phương pháp suy luận hợp lý. Bài viết này sẽ hướng dẫn chi tiết từng bước tính toán, kèm bài tập Vật lý 10 có đáp án giúp bạn vừa học lý thuyết, vừa luyện tập thực hành một cách hiệu quả.
A. Công thức rơi tự do
Công thức tính quãng đường: S = ½ gt2
Công thức vận tốc: v = g.t
B. Bài tập tính quãng đường, vận tốc rơi tự do
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.
Hướng dẫn giải
a. Ta có:
\(s = \frac{1}{2}gt^{2} \Rightarrow 20 =
\frac{1}{2}.10.t^{2} \Leftrightarrow t = 2(s)\)
Vậy thời gian để vật rơi đến đất là 2 giây.
b. Vận tốc của vật lúc vừa chạm đất là: \(v
= gt = 10.2 = 20(m/s)\).
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.
Hướng dẫn giải
a. Ta có:
\(v = 2gh \Rightarrow h = \frac{v^{2}}{2g}
= \frac{70}{2.10} = \frac{4900}{20} = 245(m)\)
Quãng đường rơi của vật là: \(245m\)
b. Thời gian rơi của vật là: \(t =
\frac{v}{g} = \frac{70}{10} = 7(s)\).
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.
Hướng dẫn giải
a. Gọi chiều đi xuống là chiều dương.
Ta có:
\(120 = v_{0}t + \frac{1}{2}gt^{2}
\Leftrightarrow 120 = 10.t + \frac{1}{2}.10t^{2}\)
\(\Leftrightarrow 120 = 10.t + 5t^{2}
\Leftrightarrow 5t^{2} + 10t - 120 = 0\)
\(\Leftrightarrow t^{2} + 2t - 24 =
0\)
Ta có: \(\Delta = 2^{2} - 4.1.( - 24) = 4 +
96 = 100\)
\(t = \frac{- 2 + \sqrt{100}}{2} =
4\) (loại bỏ nghiệm âm)
b. Vận tốc của vật lúc vừa chạm đất là:
\(v = v_{0} + gt = 10 + 10.4 =
50(m/s)\)
C. Bài tập tự rèn luyện có đáp án chi tiết
Bài 1. 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 2. Một vật rơi tự do khi chạm đất thì vật đạt v = 30m/s. Hỏi vật được thả rơi từ độ cao nào? Lấy g = 9,8m/s2.
Bài 3. 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.
Bài 4. Người ta thả một vật rơi tự do, sau 4s vật chạm đất, g = 10m/s2. Xác định.
a. Tính độ cao lúc thả vật.
b. Vận tốc khi chạm đất.
c. Độ cao của vật sau khi thả được 2s.
Bạn muốn xem toàn bộ tài liệu? Hãy nhấn Tải về ngay!
-------------------------------------------------------------------
Thành thạo cách tính quãng đường và vận tốc trong rơi tự do sẽ giúp bạn giải quyết nhanh chóng các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao trong môn Vật lý 10. Với hệ thống công thức, hướng dẫn chi tiết và bài tập có đáp án ở trên, bạn có thể tự ôn tập, kiểm tra kết quả và nâng cao kỹ năng giải bài. Hãy luyện tập nhiều dạng bài khác nhau để ghi nhớ lâu, cải thiện tốc độ làm bài và đạt kết quả cao trong các kỳ kiểm tra và thi học kỳ.
