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
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
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.
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
vật thả rơi => vo=0 => a=2st2a=2st2
Biết độ cao thả vật (biết s), đo được thời gian vật chạm đất (biết t) => tính được gia tốc a.
Gia tốc rơi tự do được kí hiệu là g. Trong các bài toán không cần độ chính xác cao, gia tốc rơi tự do g=9,8 (m/s2) hoặc lấy g=10m/s2
III/ Khái niệm trọng lực:
khi vật rơi tự do, vật chỉ chịu tác dụng bởi lực hút của Trái Đất hay nói cách khác vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực
Những nhầm lẫn nên tránh
1/ phân biệt rõ quãng đường đi được trong khi rơi tự do (s) và độ cao thả vật rơi tự do (h)
phân biệt rõ giữa h và s
2/ Cho rằng chuyển động rơi tự do luôn có vo=0
VD: thả một vật rơi tự do từ tòa nhà 10 tầng xuống mặt đất. Chọn gốc thời gian t0=0 là lúc vật đang ở vị trí tầng 6 => vo ≠ 0