Bài Toán Ném Thẳng Đứng: Phân Tích Chuyển Động Vật Thể Từ Độ Cao 10m

Xét bài toán vật lý cơ bản về chuyển động ném thẳng đứng, cụ thể là Từ độ Cao 10m Một Vật được Ném Thẳng đứng Lên Cao Với Vận Tốc 10m/s Lấy G=10m/s2. Chúng ta sẽ phân tích các khía cạnh khác nhau của chuyển động này.

Đầu tiên, xác định các yếu tố đầu vào:

• Độ cao ban đầu: 10m (so với mặt đất)
• Vận tốc ban đầu: 10m/s (hướng lên)
• Gia tốc trọng trường: g = 10m/s² (hướng xuống)

Phân tích bài toán ném thẳng đứng thường tập trung vào việc tìm kiếm các đại lượng như:

• Thời gian vật đạt độ cao cực đại: Khi vật đạt độ cao cực đại, vận tốc của nó bằng 0.
• Độ cao cực đại mà vật đạt được: Tính từ vị trí ném ban đầu hoặc so với mặt đất.
• Thời gian vật rơi chạm đất: Tính từ lúc ném đến khi vật chạm đất.
• Vận tốc của vật khi chạm đất: Xác định hướng và độ lớn của vận tốc.

Để giải quyết bài toán này, ta sử dụng các công thức cơ bản của chuyển động thẳng biến đổi đều:

• v = v0 + at (vận tốc theo thời gian)
• s = v0t + (1/2)at² (quãng đường theo thời gian)
• v² - v0² = 2as (liên hệ giữa vận tốc, gia tốc và quãng đường)

Trong đó:

• v là vận tốc cuối
• v0 là vận tốc ban đầu
• a là gia tốc (trong trường hợp này là -g vì hướng lên được chọn là dương)
• t là thời gian
• s là quãng đường

Alt: Mô tả hệ trục tọa độ Ox hướng lên, gốc tại mặt đất, dùng để giải bài toán ném vật thẳng đứng từ độ cao 10m.

Bước 1: Tính thời gian và độ cao cực đại

Thời gian để vật đạt độ cao cực đại (v = 0):

0 = 10 - 10t
t = 1 giây

Độ cao cực đại mà vật đạt được so với vị trí ném (10m):

s = 10*1 - (1/2)*10*1² = 5m

Vậy, độ cao cực đại so với mặt đất là 10m + 5m = 15m.

Bước 2: Tính thời gian vật rơi chạm đất và vận tốc khi chạm đất

Vật rơi từ độ cao 15m (độ cao cực đại) xuống mặt đất. Vận tốc ban đầu khi rơi là 0.

15 = (1/2)*10*t²
t = √(3) ≈ 1.73 giây

Tổng thời gian từ lúc ném đến lúc chạm đất là 1 + 1.73 = 2.73 giây.

Vận tốc khi chạm đất:

v = 0 + 10*1.73 = 17.3 m/s (hướng xuống)

Alt: Biểu diễn vận tốc v khi vật rơi xuống tại thời điểm t2 trong bài toán ném vật thẳng đứng.

Kết luận:

Với bài toán từ độ cao 10m một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 10m/s lấy g=10m/s2, chúng ta đã tính toán được:

• Thời gian đạt độ cao cực đại: 1 giây
• Độ cao cực đại so với mặt đất: 15m
• Thời gian rơi chạm đất (từ độ cao cực đại): 1.73 giây
• Tổng thời gian bay: 2.73 giây
• Vận tốc khi chạm đất: 17.3 m/s (hướng xuống)

Việc phân tích kỹ lưỡng các bước giải giúp hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển động ném thẳng đứng và cách áp dụng các công thức vật lý để giải quyết bài toán.