Chủ đề 4 chuyển động rơi tự do

Từ sân thượng của một tòa nhà cao 30 m so với mặt đất, một người thả rơi tự do một vật không vận tốc đầu sát mép tường không va chạm với tường khi rơi.. Một hòn sỏi được ném thẳng đứng

Chủ đề 4 SỰ RƠI TỰ DO

4.1 Lí thuyết cơ bản

4.1.1 Sự rơi tự do

- Sự rơi trong không khí:

- Sự rơi tự do: Là chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực

Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều

4.1.2 Phương trình chuyển động rơi

- Gia tốc: ag; đơn vị m/s2

- Vận tốc: vv0 gtt0

Nếu v0 = 0 (thả rơi); t0 = 0 thì: vgt

0 0

0

2

1 t t v x

Nếu v0 = 0 (thả rơi); x0 = 0 và t0 = 0 thì: gt2

2

1

x

0 0

0

2

1 t t v x x h

Nếu v0 = 0 (thả rơi); t0 = 0 thì: gt2

2

1 h

-Liên hệ: v2 v20  g.x hoặc v2 v20 2gh

Nếu v0 = 0 (thả rơi) thì: v2 2gh

4.2 Nội dung các bài tập

4.1 Bài tập mẫu

Bài 1 Một vật được thả rơi tự do từ độ cao 45 m so với mặt đất, lấy g10m/s2

a Tính thời gian vật rơi đến khi chạm đất?

b Tính thời gian vật rơi 1m đầu tiên và 1m cuối cùng của đoạn đường rơi?

c Tính tốc độ của vật khi chạm đất?

d Ở độ cao nào so với mặt đất vật có tốc độ 20 m/s?

e Tính quãng đường vật rơi được trong các khoảng thời gian 0,5 s liên tiếp?

ĐS: a 3 s; b 0,447 s; 0,034 s; c 30 m/s; d 25 m;

e 1,25 m; 3,75 m; 6,25 m; 8,75 m; 11,25 m; 13,75 m (tỉ lệ 1:3:5 )

Bài 2 Từ độ cao 20 m so với mặt đất, ném một vật thẳng đứng xuống dưới với vận tốc ban đầu 20 m/s Bỏ

qua sức cản không khí, lấy g10m/s2

a Tính thời gian từ khi ném đến khi vật chạm đất?

b Tính vận tốc khi chạm đất?

ĐS: a 0,82 s; b 28,3 m/s

Bài 3 Từ sân thượng của một tòa nhà cao 30 m so với mặt đất, một người thả rơi tự do một vật không vận

tốc đầu sát mép tường (không va chạm với tường khi rơi) Phía dưới tòa nhà có một chiếc cửa sổ cao 2 m, mép dưới cửa sổ cách mặt đất 2 m Hỏi người quan sát qua cửa sổ thấy vật đó rơi qua mắt mình trong bao lâu?

ĐS: 0,043 s

Bài 4 Một vật rơi tự do tại nơi có g = 10 m/s2 Trong giây cuối vật rơi được 35 m Tính thời gian rơi và độ cao nơi buông vật

ĐS: 4 s; 80 m

Bài 5 Một hòn sỏi được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc ban đầu là 10 m/s từ độ cao 40 m Lấy g =

10m/s2 Bỏ qua sức cản của không khí

a Tính độ cao cực đại hòn đá đạt được?

b Sau bao lâu kể từ lúc ném đến lúc hòn sỏi rơi tới đất?

c Vận tốc của vật khi bắt đầu chạm đất là bao nhiêu?

ĐS: a 45 m; b 4 s; c – 30 m/s

4.2 Bài tập tự giải

Bài 1 Một hòn sỏi được ném thẳng đứng xuống dưới với vận tốc ban đầu là 5 m/s từ độ cao 30 m Lấy g =

10m/s Bỏ qua sức cản của không khí

a Sau bao lâu hòn sỏi rơi tới đất?

b Vận tốc của vật khi bắt đầu chạm đất là bao nhiêu?

ĐS: 2s; 25m/s

Bài 2 Một viên đá được ném lên cao theo phương thẳng đứng với vận tốc 20m/s từ độ cao 20m so với mặt

đất Lấy g = 10m/s2

a Tính thời gian để viên đá đạt độ cao cực đại, tính độ cao cực đại đó

b Sau bao lâu viên đá lại đi qua vị trí ném lúc đầu Tính vận tốc của viên đá lúc đó

c Tìm thời điểm và vận tốc của viên đá khi chạm đất

ĐS: a 2 s; 20m; b 4s; -20m/s; c 21 2; 20 2m/s

Bài 3 Một vật rơi tự do từ độ cao h xuống tới mặt đất Cho biết trong 2s cuối cùng, vật đi được quãng

đường bằng 3/4 độ cao h Tính độ cao h và khoảng thời gian rơi của vật Lấy g = 9,8m/s2

ĐS: 78,4 m; 4 s

Bài 4 Hai giọt nước ra khỏi ống nhỏ giọt cách nhau 0,5 giây Lấy g = 10m/s2

a Tính khoảng cách giữa hai giọt nước sau khi giọt trước rơi được 0,3s; 1,5s; 3s

b Hai giọt nước đến đất cách nhau khoảng thời gian bao nhiêu?

ĐS: a 0,45m; 6,25 m; 13,75 m; b 0,5 s

Bài 5 Viên bi (I) được ném lên thẳng đứng từ A trên mặt đất với vận tốc 5 m/s, cùng lúc ném viên bi (I) tại

B (điểm cao nhất mà bi I đạt được) người ta ném bi (II) thẳng đứng hướng xuống với vận tốc 5m/s Lấy g = 10m/s2

a Xác định độ cao của B

b Xác định thời điểm và nơi gặp nhau của hai viên bi

ĐS: a 1,25 m; b 0,125s; 0,547 m

Bài 6 Thước A có chiều dài l = 25cm treo vào tường bằng một sợi dây Tường có một lỗ sáng nhỏ ngay

phía dưới thước Hỏi cạnh dưới của A phải cách lỗ sáng khoảng h bằng bao nhiêu để khi đốt dây treo cho thước rơi nó sẽ che khuất lỗ sáng trong thời gian 0,1s

ĐS: 0,2 m

Bài 7 Một hòn đá bắt đầu rơi từ miệng giếng có độ sâu h, sau 3,3s kể từ lúc rơi thì nghe được âm hòn đá

chạm đáy giếng Biết vận tốc truyền âm trong không khí là 340m/s Tìm độ sâu của giếng?

ĐS: 50m

Bài 8 Các giọt nước mưa rơi từ mái nhà cao 16 m, giọt thứ nhất bắt đầu chạm đất thì giọt thứ 5 bắt đầu rơi

Tìm khoảng cách giữa các giọt nước đó?

ĐS: 1m, 3m, 5m, 7m

4.3 Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Một vật rơi tự do từ độ cao h xuống đất Công thức tính vận tốc v của vật rơi tự do phụ thuộc độ cao h là

g

h

Câu 2: Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, các vật đều rơi tự do với

Câu 3: Đặc điểm nào dưới đây không phải là đặc điểm của chuyển động rơi tự do của các vật?

A Chuyển động theo phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống

B Chuyển động thẳng, nhanh dần đều

C Tại một nơi và ở gần mặt đất, mọi vật rơi tự do như nhau

D Lúc t = 0 thì v0

Câu 4: Chuyển động nào dưới đây không thể coi là chuyển động rơi tự do?

A Một viên đá nhỏ được thả rơi từ trên cao xuống đất

B Các hạt mưa nhỏ lúc bắt đầu rơi

C Một chiếc lá rụng đang rơi từ trên cây xuống đất

D Một viên bi chì đang rơi ở trong ống thuỷ tinh đặt thẳng đứng và đã được hút chân không

Câu 5: Chuyển động của vật nào dưới đây không thể coi là chuyển động rơi tự do?

A Một vân động viên nhảy dù đã buông dù và đang trong không trung

B Một quả táo nhỏ rụng từ trên cây đang rơi xuống đât

C Một chiếc máy thang máy đang chuyển động đi xuống

D Một vận động viên nhảy cầu đang rơi từ trên cao xuống mặt nước

Câu 6: Một vật được thả rơi tự do từ độ cao 4,9 m xuống đất Bỏ qua lực cản của không khí Lấy gia tốc rơi tự

do g = 9,8 m/s2 Vận tốc của vật khi chạm đất là

Câu 7: Một vật nặng rơi từ độ cao 20m xuống đất, lấy g = 10 m/s2 Thời gian mà vật khi chạm đất là

Câu 8: Nếu lấy gia tốc rơi tự do là g = 10 m.s2 thì tốc độ trung bình của một vật trong chuyển động rơi tự do từ

độ cao 20 m xuống tới đất sẽ là

A vtb = 15 m/s B vtb = 8 m/s C vtb =10 m/s D vtb = 1 m/s

Câu 9: Từ một vị trí cách mặt đất một độ cao h người ta thả rơi một vật Lấy g =10 /m s bỏ qua sức cản không 2

khí Quãng đường vật rơi trong 2s đầu tiên là

Câu 10: Nếu lấy gia tốc rơi tự do là g = 10 m/s2 thì tốc độ trung bình của một vật trong chuyển động rơi tự do

từ độ cao 20 m xuống đất sẽ là

Câu 11: Chọn câu trả lời đúng: Thả một hòn đá từ độ cao h xuống đất Hòn đá rơi trong 0,5s Nếu thả hòn đá từ

độ cao h’ xuống đất mất 1,5s thì h’ bằng

Câu 12: Một vật rơi tự do trong giây cuối cùng rơi được một đoạn bằng 3/4 toàn bộ độ cao rơi Thời gian rơi

của vật là

Câu 13: Thả một hòn đá từ độ cao h xuống đất, hòn đá rơi trong 1 s Nếu thả hòn đá đó từ độ cao 9h xuống đất

thì hòn đá sẽ rơi trong

Câu 14: Thả một vật từ miệng hang xuống đáy hang sau 3,1 s nghe tiếng vật đó chạm đáy hang phát ra.Cho g =

9,8 m/s2, vận tốc truyền âm trong không khí là 340m/s Độ sâu của hang xấp xỉ

Câu 15: Hai viên bi sắt được thả rơi cùng độ cao cách nhau một khoảng thời gian 0,5s Lấy g = 10m/s2

Khoảng cách giữa hai viên bi sau khi viên thứ nhất rơi được 1,5s là

Câu 16: Hai giọt nước mưa từ mái nhà rơi tự do xuống đất Chúng rời mái nhà cách nhau 0,5s Khi tới đất, thời

điểm chạm đất của chúng cách nhau bao nhiêu

Câu 17: Một vật được ném lên thẳng đứng từ độ cao 20m Tốc độ ban đầu của nó bằng bao nhiêu để nó rơi

xuống đất chậm hơn 1s so với khi để nó rơi tự do từ độ cao ấy Cho g = 10m/s2

Câu 18: Một người thợ xây ném một viên gạch theo phương thẳng đứng cho một người khác ở trên tầng cao

4m Người này chỉ việc giơ tay ngang ra là bắt được viên gạch Lấy g = 10m/s2 Để cho viên gạch lúc người kia

bắt được bằng không thì vận tốc ném là

Câu 19: Tại cùng một thời điểm vật A đựơc thả rơi tự do từ độ cao 20 m, còn vật B được ném thẳng đứng

xuống dưới từ độ cao 40m Tốc độ ban đầu của vật B bằng bao nhiêu để cả hai vật chạm đất cùng một lúc, lấy g

= 10m/s2