Cơ học Newton

Sự rơi tự do

Bỏ qua lực cản không khí, vật rơi gần mặt đất có gia tốc trọng trường g xấp xỉ 9,8 m/s², không phụ thuộc khối lượng.

Thả đồng thời hai vật khác khối lượng trong chân không: chúng rơi như nhau. Trong không khí, vật nhẹ hoặc có diện tích lớn có thể bị lực cản làm rơi chậm hơn.

v = gt, h = ½gt²

Định nghĩa: Đại lượng và mô hình

Đây là công thức khi vật được thả từ trạng thái nghỉ, hướng xuống lấy dương và lực cản không khí bỏ qua. g gần mặt đất khoảng 9,8 m/s² (thường làm tròn 10 m/s²).

Dùng mô phỏng để quan sát chuyển động và đọc các giá trị định lượng theo thời gian.

Cách đọc mô hình

Bỏ qua lực cản không khí, vật rơi gần mặt đất có gia tốc trọng trường g xấp xỉ 9,8 m/s², không phụ thuộc khối lượng.

Ví dụ: Ví dụ có lời giải

Thả vật từ nghỉ trong 2 s, lấy g = 9,8 m/s²: h = ½×9,8×2² = 19,6 m, vận tốc hướng xuống là 19,6 m/s.

Lời giải

Thả vật từ nghỉ trong 2 s, lấy g = 9,8 m/s²: h = ½×9,8×2² = 19,6 m, vận tốc hướng xuống là 19,6 m/s.

Trong mô hình gần mặt đất, chọn chiều xuống là dương thì vật thả rơi có $v_0=0$ , $a=g$ và $s= rac12gt^2$ . Với $g≈10 m/s²$ , sau 2 s vật rơi khoảng 20 m và đạt tốc độ 20 m/s. Một tờ giấy rơi chậm hơn viên bi trong không khí vì lực cản lớn so với trọng lượng; trong ống chân không chúng có cùng gia tốc rơi.

Ví dụ: Thời gian rơi từ ban công thấp

Thả vật từ nghỉ, bỏ qua cản. Sau 1,5 s, vật rơi được bao xa? Lấy g=10 m/s².

Lời giải

s=½gt²=½×10×1,5²=11,25 m.

Các công thức rơi tự do giả sử gia tốc $g$ không đổi, phù hợp với độ cao nhỏ so với kích thước Trái Đất. Thời gian rơi phụ thuộc độ cao ban đầu, còn khối lượng không xuất hiện trong phương trình. Khi làm thí nghiệm, đo thời gian nhiều lần giúp giảm ảnh hưởng sai số bấm giờ.

Trắc nghiệm nhanh

Bỏ qua sức cản không khí, hai vật rơi tự do gần mặt đất có gia tốc như thế nào?

Tài liệu tham khảo

Young, Freedman (2019). University Physics
Halliday, Resnick, Walker (2014). Fundamentals of Physics