Lý thuyết Chuyển động ném (Kết nối tri thức 2024) Vật lí 10

Lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 12: Chuyển động ném

A. Lý thuyết Chuyển động ném

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.

Viên đạn được phóng có vận tốc đầu theo phương ngang ở trên cao

2. Thí nghiệm

Hình 1 bố trí thí nghiệm để tìm hiểu về chuyển động ném theo phương ngang. Dùng búa đập nhẹ vào thanh thép giữ bi B, thanh thép xê dịch rồi thả rơi viên bi B, đồng thời đẩy viên bi A theo phương ngang khỏi giá đỡ với vận tốc .

Hình 1

Hình 2 là ảnh chụp hoạt nghiệm chuyển động của hai viên bi A và B

Hình 2

Việc phân tích ảnh chụp hoạt nghiệm thí nghiệm giúp ta so sánh chuyển động rơi tự do của viên bi B (sự thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng ${\text{v}}_{\text{Oy(B)}}=0$) và sự thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng của viên bi A bị ném ngang ${\text{v}}_{\text{Ox(A)}}={\text{v}}_{\text{o}}$.

3. Phân tích kết quả thí nghiệm

- Đối với chuyển động ném ngang, người ta quan tâm tới thời gian kể từ khi vật được ném tới khi vật rơi chạm đất và tầm bay xa của vật theo phương nằm ngang. Chuyển động ném ngang là chuyển động tổng hợp từ hai chuyển động thành phần: thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng và thành phần chuyển động theo phương nằm ngang.

- Từ thí nghiệm ta thấy, thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng của viên bi A, giống với chuyển động  rơi của viên bi B. Điều đó chứng tỏ thành phần chuyển động theo phương ngang của viên bi A không ảnh hưởng đến thành phần chuyển động theo phương thẳng đứng của viên bi A. Hai chuyển động này là 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 chuyển động từ trên xuống và gọi H là độ cao của vật khi ném ngang thì

$\text{H = }\frac{\text{1}}{\text{2}}{\text{.g.t}}^{\text{2}}\Rightarrow \text{ t =}\sqrt{\frac{\text{2.H}}{\text{g}}}$

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

+ Nếu từ cùng một độ cao, đồng thời ném các vật khác nhau  với các vận tốc khác nhau thì chúng đều chạm đất cùng một lúc.

b. Thành phần chuyển động theo phương ngang

- Nếu chọn chiều dương là chiều ném viên bi thì độ dịch chuyển trong thành phần nằm ngang là ${\text{d}}_{\text{x}}{\text{= v}}_{\text{x}}{\text{.t= v}}_{\text{0}}\text{.t}$

- 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.

${\text{L = d}}_{\text{xmax}}{\text{= v}}_0{\text{.t}}_{\text{max}}$, với ${\text{t}}_{\text{max}}$ là thời gian rơi của vật

Vậy ${\text{L = v}}_0\text{.}\sqrt{\frac{\text{2.H}}{\text{g}}}$

Công thức tầm xa cho thấy

+ 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, ta ném đồng thời các vật khác nhau với vận tốc khác nhau thì vật nào có vận tốc ném lớn hơn sẽ có tầm xa lớn hơn.

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

II. Chuyển động ném xiên

Chuyển động ném xiên là chuyển động có hình dạng quỹ đạo Parabol

Chuyển động của quả bóng rổ là chuyển động của vật bị ném xiên

Chuyển động của quả bóng sau khi rời khỏi chân của cầu thủ

là chuyển động ném xiên

1. Phân tích chuyển động ném xiên

- Đối với chuyển động ném xiên, người ta cũng quan tâm đến thời gian từ khi vật được ném lên tới khi vật rơi chạm đất và tầm xa của vật theo phương nằm ngang.

- Để xác định các đại lượng này, người ta cũng phân tích chuyển động ném xiên thành hai chuyển động thành phần: chuyển động thành phần theo phương thẳng đứng và chuyển động thành phần theo phương nằm ngang.

2. Công thức xác định tầm cao và tầm xa

Bằng cách làm tương tự như cách phân tích chuyển động ném ngang. Khi bỏ qua sức cản của không khí, các thành phần chuyển động là độc lập với nhau.

+ Tầm cao ${\text{H = d}}_{\text{y max}}=\frac{{\mathrm{v}}_0^2.{\sin }^2\mathrm{\alpha }}{\text{2.g}}$

+ Tầm xa ${\text{L = d}}_{\text{x max}}\text{=}\frac{{\text{v}}_{\text{0}}^{\text{2}}\text{.sin2α}}{\text{g}}$

B. Trắc nghiệm Chuyển động ném

Câu 1: Chọn đáp án đúng. Công thức tính tầm xa của chuyển động ném xiên

A. $\text{L =}\frac{{\text{v}}_0^2.\sin 2\text{α}}{\text{g}}$ .

B. $\text{L =}\frac{{\text{v}}_0^2.\sin 2\text{α}}{\text{2g}}$ .

C. $\text{L =}\frac{{\text{v}}_0^2.{\sin }^2\text{α}}{\text{2g}}$ .

D. $\text{L =}\frac{{\text{v}}_0^2.{\sin }^2\text{α}}{\text{g}}$ .

Câu 2: Một máy bay bay theo phương ngang ở độ cao 10 km với tốc độ 720 km/h. Viên phi công phải thả quả bom từ xa cách mục tiêu (theo phương ngang) bao nhiêu để quả bom rơi trúng mục tiêu? Lấy $\text{g}=10{\text{m/s}}^{\text{2}}$ .

A. 9,7 km.

B. 8,6 km.

C. 8,2 km.

D. 8,9 km.

Câu 3: Chọn đáp án đúng. Công thức tính tầm cao của chuyển động ném xiên

A. $\text{H =}\frac{{\text{v}}_0^2.{\sin }^2\text{α}}{2.\text{g}}$ .

B. $\text{H =}\frac{\text{v}.{\sin }^2\text{α}}{2.\text{g}}$

C. $\text{H =}\frac{\text{v}.{\sin }^2\text{α}}{2.\text{g}}$ .

D. $\text{H =}\frac{{\text{v}}_0^2.\sin \text{α}}{\text{2.g}}$ .

Câu 4: Một vật được ném nghiêng với mặt bàn nằm ngang góc ${60}^0$ và vận tốc ban đầu 10 m/s. Tính tầm cao của chuyển động ném. Lấy $\text{g}=10{\text{m/s}}^{\text{2}}$ .

A. 3,5 m.

B. 4,75 m.

C. 3,75 m.

D. 10 m.

Câu 5: Một vật được ném nghiêng với mặt bàn nằm ngang góc ${60}^0$ và vận tốc ban đầu 10 m/s. Tính tầm xa của vật. Lấy $\text{g}=10{\text{m/s}}^{\text{2}}$ .

A. $5\sqrt{3}$ m.

B. $3\sqrt{5}$ m.

C. $2\sqrt{5}$ m.

D. $5\sqrt{2}$ m.