Mở đầu: Trong thực tế, mọi vật rơi luôn chịu lực cản của không khí. Với vật nặng kích thước nhỏ (ví dụ viên bi thép), lực cản này có độ lớn không đáng kể và có thể bỏ qua. Nhưng với các vật kích thước lớn (ví dụ dù lượn), lực cản của không khí có độ lớn đáng kể. Khi này, chuyển động của vật rơi có những tính chất gì?
Trả lời: Khi lực cản của không khí có độ lớn đáng kể thì vận tốc của vật rơi bị giảm, vật rơi chậm lại.
1. Chuyển động rơi của vật
Câu hỏi 1: Khi lực cản của không khí có độ lớn đáng kể thì vận tốc của vật rơi bị giảm, vật rơi chậm lại.
Trả lời:
- Khoảng thời gian từ 0- t1 : chuyển động nhanh dần đều
- Khoảng thời gian từ t1-t2 : chuyển động nhanh dần không đều
- Khoảng thời gian từ t2 trở đi : chuyển động đều với tốc độ giới hạn không đổi.
Câu hỏi 2: Quan sát hình 12.1 vẽ vecto lực cản của dầu tác dụng lên viên bi và mô tả chuyển động của viên bi khi được thả không vận tốc đầu vào dầu
Trả lời:
Mô tả chuyển động của viên bi:
+ Khi viên bi ở ngoài không khí, thả không vận tốc đầu, viên bi chuyển động thẳng nhanh dần đều.
+ Khi viên bi đi vào trong dầu, viên bi chuyển động chậm lại, và chuyển động đều
Bài tập & Lời giải
Luyện tập 1: Quan sát Hình 12.3, mô tả chuyển động của vận động viên nhảy dù từ khi bắt đầu nhảy khỏi máy bay đến khi chạm đất. Phân tích lực tác dụng lên dù trong từng giai đoạn chuyển động
Xem lời giải
Vận dụng 1: Tìm hiểu một số biện pháp thực tiễn giúp giảm lực cản của nước lên cơ thể khi chúng ta bơi.
Xem lời giải
2.Sự phụ thuộc của lực cản không khí vào hình dạng vật
Câu hỏi 3: Thực hiện thí nghiệm thả rơi hai tờ giấy giống nhau như Hình 12.4, trong đó một tờ được vo tròn và một tờ được để phẳng. So sánh chuyển động của hai tờ giấy này và dự đoán nguyên nhân dẫn đến sự khác nhau đó.
Xem lời giải
Luyện tập 2: Quan sát Hình 12.6, kết hợp với kết quả thí nghiệm nghiên cứu của dự án để chỉ ra khi vật có hình dạng nào thì lực cản không khí lên vật là lớn nhất và nhỏ nhất.
Xem lời giải
Vận dụng: Ngoài các ví dụ được đề cập, hãy tìm hiểu và trình bày ứng dụng của sự tăng hay giảm sức cản không khí theo hình dạng vật trong đời sống. (Gợi ý: Có thể tham khảo các hiện tượng trong Hình 12.7).
Xem lời giải
Bài tập 1: Xét một vật rơi trong không khí có đồ thị tốc độ rơi theo thời gian được biểu diễn trong Hình 12.2.
a) Vẽ hình và biểu diễn các lực tác dụng lên vật tại thời điểm t1 , t2 .
b) Xác định độ lớn hợp lực tác dụng lên vật tại thời điểm t2 .
Bài tập 2: Hãy vẽ lực cản của không khí hoặc nước tác dụng lên các vật trong các trường hợp được mô tả trong Hình 12P.1.
Bài tập 3: Một con cá hề (Hình 12P.2) đang bơi trong nước chịu tác dụng của lực cản F = 0,65 v (v là tốc độ tức thời tính theo đơn vị m/s). Hãy tính lực tối thiểu để con cá đạt được tốc độ 6 m/s, giả sử con cá bơi theo phương ngang.
