Vật lí 10 Bài 12: Chuyển động ném (phần ném ngang)
Học liệu bổ trợ phần ném ngang của Bài 12: Chuyển động ném. Phần ném xiên cần được bổ sung.
Mục tiêu và kiến thức nền
Tách chuyển động theo hai trục, tính thời gian rơi, tầm xa và vận tốc của vật ném ngang.
Chuẩn bị: đọc đơn vị, đổi đơn vị SI và tính toán với số, vectơ đơn giản.
Một chuyển động, hai thành phần
Vật rời mép bàn theo phương ngang vẫn chịu trọng lực hướng xuống. Bỏ cản không khí, theo phương ngang không có gia tốc; theo phương đứng vật rơi từ vận tốc thành phần ban đầu bằng không. Hai thành phần diễn ra trong cùng một thời gian, không phải vật đi ngang xong mới rơi.
Chọn hệ trục thuận lợi
Đặt gốc tại điểm ném, Ox nằm ngang cùng chiều ném, Oy hướng xuống. Khi đó x = v₀t và y = gt²/2. Loại t được y = gx²/(2v₀²), một parabol. Nếu chọn Oy hướng lên thì dấu gia tốc và y phải thay tương ứng; kết quả vật lí không đổi.
Cái gì quyết định thời gian rơi?
Ở cùng độ cao và cùng thành phần vận tốc đứng ban đầu bằng không, thời gian rơi không phụ thuộc v₀ ngang. Tầm xa lại tăng theo v₀. Vận tốc khi chạm đất có hai thành phần vuông góc nên tính độ lớn bằng định lí Pythagore, không cộng độ lớn theo số học.
Công thức và điều kiện áp dụng
Ví dụ có lời giải
Ví dụ 1. Ném từ độ cao 20 m
v₀ = 5 m/s, g = 10 m/s². t = 2 s; L = 5×2 = 10 m. Khi chạm đất, vₓ = 5 và vᵧ = 20 m/s nên v = √425 ≈ 20,6 m/s.
Ví dụ 2. Tăng tốc ném
Giữ độ cao và tăng v₀ gấp đôi: t không đổi, L gấp đôi. Không thể kết luận tốc độ chạm đất gấp đôi vì thành phần vận tốc đứng vẫn như cũ.
Lỗi thường gặp
- Hai phương có cùng thời gian.
- Không cộng vₓ và vᵧ để lấy tốc độ.
- Bỏ cản là điều kiện của mô hình.
Tự kiểm tra và vận dụng
Thử trả lời trước khi mở lời giải. Để nhập đáp án, làm từng ý đúng/sai và luyện cả chủ đề, chọn bộ luyện ở cuối bài.
Câu 1. Giữ h, g không đổi, tăng v₀ ném ngang gấp đôi thì thời gian rơi
Xem đáp án và lời giải
Đáp án C. t = √(2h/g), không phụ thuộc v₀ ngang.
Câu 2. Ném ngang 4 m/s từ h = 5 m, g = 10 m/s². Tầm xa bằng bao nhiêu mét?
Xem đáp án và lời giải
Đáp án: 4. t = √(2×5/10) = 1 s; L = 4×1 = 4 m.
Câu 3. Ném ngang, bỏ cản không khí.
- vₓ không đổi.
- vᵧ tăng theo thời gian nếu chọn chiều xuống dương.
- Quỹ đạo là đường thẳng.
- Gia tốc hướng xuống.
Xem đáp án và lời giải
a) Đúng: aₓ = 0. b) Đúng: vᵧ = gt. c) Sai: quỹ đạo parabol. d) Đúng: gia tốc trọng trường.
Câu 4. Ném ngang v₀ = 6 m/s từ h = 45 m, g = 10 m/s². Tính t và L.
Xem đáp án và lời giải
t = √(90/10) = 3 s. L = 6×3 = 18 m.
Câu 5. Tại một thời điểm vₓ = 6 m/s và vᵧ = 8 m/s. Tính tốc độ và góc vận tốc so với phương ngang.
Xem đáp án và lời giải
v = √(6² + 8²) = 10 m/s. tan α = 8/6 nên α ≈ 53,1°, hướng chếch xuống so với phương ngang.
Câu 6. Hai viên bi rời cùng độ cao: một thả rơi, một ném ngang. Khi nào chúng chạm đất đồng thời?
Xem đáp án và lời giải
Khi cùng lúc rời điểm đầu, thành phần vận tốc đứng ban đầu đều bằng 0, mặt đất cùng độ cao và bỏ cản không khí. Chúng cùng thỏa h = gt²/2 nên cùng thời gian rơi.
Sơ đồ ghi nhớ
- Ox: chuyển động đều
- Oy: rơi tự do
- Chung thời gian t
- Ghép vectơ vận tốc
Học tiếp và luyện tập
Biên soạn: Gia Sư SV.