Bài 12: Chuyển Động Ném | Vật Lí 10 | Chương II: Động Học - Lớp 10 - Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống

Trang 49

Hoạt động

Nhảy xa là một ví dụ về chuyển động ném. Theo em, trong việc nhảy xa thì những yếu tố nào có tính quyết định đến thành tích nhảy của vận động viên?

I. CHUYỂN ĐỘNG NÉM NGANG

1. Khái niệm chuyển động ném ngang

Chuyển động ném ngang là chuyển động có vận tốc ban đầu theo phương nằm ngang và chuyển động dưới tác dụng của trọng lực.

2. Thí nghiệm

Thí nghiệm mô tả ở Hình 12.1 dùng để tìm hiểu chuyển động của vật bị ném theo phương nằm ngang.

Hình 12.1. Thí nghiệm về chuyển động nằm ngang

Dùng búa đập nhẹ vào thanh thép giữ bị B, thanh thép chuyển động bi B rơi tự do đồng thời đẩy bi A theo phương nằm ngang khỏi giá đỡ với vận tốc .

Câu hỏi

Hai viên bi có chạm đất cùng một lúc không?

Việc phân tích ảnh chụp hoạt nghiệm thí nghiệm trên (Hình 12.2) giúp ta so sánh chuyển động rơi tự do của bi B (sự thay đổi vị trí của bi B theo phương thẳng đứng) với vận tốc ban đầu = 0 với sự thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng của viên bi A bị ném ngang với vận tốc ban đầu theo phương nằm ngang .

Hình 12.2. Ảnh chụp hoạt nghiệm chuyển động của hai viên bi A và B

Câu hỏi

Hãy nhận xét về sự thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng của hai viên bị sau những khoảng thời gian bằng nhau.

Trang 50

3. Phân tích kết quả thí nghiệm

Đối với chuyển động ném ngang, người ta quan tâm tới thời gian từ khi vật được ném tới khi vật rơi chạm đất và tầm bay xa của vật theo phương nằm ngang. Để xác định các đại lượng này người ta phân tích chuyển động của vật bị ném ngang thành hai chuyển động thành phần: chuyển động thành phần theo phương thẳng đứng và chuyển động thành phần theo phương nằm ngang.

Thí nghiệm trên cho thấy thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng của viên bi A giống chuyển động rơi của viên bị B. Điều đó chứng tỏ thành phần chuyển động theo phương nằm ngang của viên bi A không ảnh hưởng đến thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng của nó: Hai chuyển động thành phần này độc lập với nhau

a) Thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng

Nếu bỏ qua sức cản của không khí thì chuyển động thành phần theo phương thẳng đứng của vật là chuyển động rơi tự do với vận tốc ban đầu bằng 0.

Nếu chọn chiều dương là chiều từ trên xuống và gọi H là độ cao của vật khi bị ném ngang thì:

⇒ (12.1)

Công thức (12.1) cho thấy:

- Thời gian rơi của vật bị ném ngang chỉ phụ thuộc độ cao H của vật khi bị ném, không phụ thuộc vận tốc ném.

- Nếu từ cùng một độ cao, đồng thời ném ngang các vật khác nhau với các vận tốc khác nhau thì chúng đều rơi xuống đất cùng một lúc.

Hình 12.3. Phân tích chuyển động nằm ngang

b) Thành phần chuyển động theo phương nằm ngang

Nếu chọn chiều dương là chiều ném viên bi thì độ dịch chuyển trong chuyển động thành phần nằm ngang là:

.

Giá trị cực đại của độ dịch chuyển trong chuyển động thành phần nằm ngang được gọi là tầm xa L của chuyển động ném ngang (Hình 12.4):

Hình 12.4

với là thời gian rơi của vật.

Do đó: (12.2)

Công thức (12.2) cho thấy:

1. Tầm xa của vật bị ném ngang phụ thuộc vào độ cao H của vật khi bị ném và vận tốc ném. Nếu từ cùng một độ cao đồng thời ném các vật khác nhau với vận tốc khác nhau thì vật nào có vận tốc ném lớn hơn sẽ có tầm xa lớn hơn.

2. Nếu từ các độ cao khác nhau ném ngang các vật với cùng vận tốc thì vật nào được ném ở độ cao lớn hơn sẽ có tầm xa lớn hơn.

Câu hỏi

Hãy quan sát ảnh hoạt nghiệm ở Hình 12.2 để chứng tỏ chuyển động thành phần theo phương nằm ngang là chuyển động thẳng đều với vận tốc .

Trang 51

Hoạt động

1. Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra những kết luận 2 và 3.

2. Dùng thước kẻ giữ ba viên bi (sắt, thuỷ tinh và gỗ) có cùng kích thước, trên một tấm thuỷ tinh đặt nghiêng trên mặt bàn rồi nâng thước lên (Hình 12.5). Hãy dự đoán tầm xa của ba viên bi và làm thí nghiệm kiểm tra.

Hình 12.5

Bài tập ví dụ: Một người đứng từ một đài quan sát ven biển, ném một hòn đá theo phương nằm ngang hướng ra biển với vận tốc 12 m/s. Biết độ cao từ vị trí ném so với mặt biển là 40 m. Bỏ qua sức cản của không khí.

a) Sau bao lâu thì hòn đá chạm mặt biển?

b) Tầm xa L của hòn đá là bao nhiêu mét?

Giải

H = 40 m

g = 9,8 m/

___________________________

a) t=?

b) L = ?

a)

Do đó: t=.
2.H
= 2,86 s.
g
?

b) L = dy max = v.t=34,3 m.
1. Nếu đồng thời ném hai quả bóng giống nhau với những vận tốc bằng nhau theo phương nằm ngang từ hai độ cao họ, họ khác nhau (h,<h2) thì:
a) Quả bóng ném ở độ cao nào chạm đất trước?
b) Quả bóng ném ở độ cao nào có tầm xa lớn hơn? THỨC
2. Một máy bay chở hàng đang bay ngang ở độ cao 490 m với vận tốc 100 m/s thì thả một gói
hàng cứu trợ xuống một làng đang bị lũ lụt. Lấy g = 9,8m/s và bỏ qua sức cản của không khí. a) Sau bao lâu thì gói hàng chạm đất?
b) Tầm xa của gói hàng là bao nhiêu?
c) Xác định vận tốc của gói hàng khi chạm đất.
II. CHUYỂN ĐỘNG NÉM XIÊN
Khi đánh một quả bóng tennis lên cao theo phương xiên góc với phương nằm ngang, người ta thấy quả bóng bay lên rồi rơi xuống theo một quỹ đạo có dạng hình parabol (Hình 12.6). Chuyển động của quả bóng trong trường hợp này gọi là chuyển động của vật bị ném xiên, gọi tắt là chuyển động ném xiên.
?
Hãy tìm thêm ví dụ về chuyển động ném xiên trong đời sống.
Hình 12.6. Ảnh chụp hoạt nghiệm
chuyển động ném xiên