Các em hãy cùng thầy xem xét các câu hỏi sau đây và tìm ra những phát biểu đúng nhất về sự rơi tự do nhé.

Câu 3. Chọn phát biểu đúng về sự rơi tự do?

Thầy xin phân tích từng lựa chọn:

• A. Mọi vật trên trái đất đều rơi tự do với cùng một gia tốc. Phát biểu này chưa hoàn toàn chính xác. Trong thực tế, có lực cản của không khí, nên các vật có hình dạng, khối lượng khác nhau sẽ rơi với tốc độ khác nhau. Chỉ khi bỏ qua lực cản không khí, chúng mới rơi với cùng một gia tốc.
• B. Quả cầu được Ga-li-lê thả từ tháp nghiêng Pi da cao 56m xuống đất. Đây là một sự kiện lịch sử nổi tiếng, nhưng nó chỉ là một ví dụ về thí nghiệm liên quan đến sự rơi, không phải là một định nghĩa hay phát biểu đúng về bản chất của sự rơi tự do.
• D. Lá vàng mùa thu rụng từ cành cây xuống mặt đất. Lá vàng rụng có chịu tác dụng của gió, nên không phải là rơi tự do thuần túy.
• B. Trọng lực là nguyên nhân duy nhất gây ra sự rơi tự do. Đây là một phát biểu quan trọng về bản chất của sự rơi tự do. Trong điều kiện lý tưởng, khi bỏ qua các lực khác như lực cản của không khí, thì trọng lực chính là lực duy nhất tác dụng lên vật và làm cho vật rơi.
• C. Mọi chuyển động nhanh dần đều theo phương thẳng đứng là rơi tự do. Không phải mọi chuyển động nhanh dần đều theo phương thẳng đứng đều là rơi tự do. Rơi tự do có thêm điều kiện là chỉ chịu tác dụng của trọng lực và không vận tốc đầu (hoặc có vận tốc đầu nhưng đã được xác định).
• D. Gia tốc rơi tự do phụ thuộc kinh độ và vĩ độ của địa điểm đang xét. Phát biểu này đúng. Giá trị của gia tốc rơi tự do (g) có sự thay đổi nhỏ tùy thuộc vào vĩ độ (gần xích đạo hay gần cực) và độ cao so với mực nước biển.

Như vậy, có hai phát biểu đúng là “Trọng lực là nguyên nhân duy nhất gây ra sự rơi tự do” và “Gia tốc rơi tự do phụ thuộc kinh độ và vĩ độ của địa điểm đang xét”. Tuy nhiên, câu hỏi yêu cầu chọn phát biểu đúng, và trong các lựa chọn đã cho, phát biểu về nguyên nhân là trọng lực là định nghĩa cốt lõi của sự rơi tự do.

Đáp án đúng cho Câu 3 là: B (Trọng lực là nguyên nhân duy nhất gây ra sự rơi tự do).

Câu 4. Chuyển động của vật nào sau đây có thể là rơi tự do?

Để xác định vật nào có thể rơi tự do, chúng ta cần xem xét các yếu tố: chuyển động theo phương thẳng đứng và chỉ chịu tác dụng của trọng lực (hoặc lực cản không khí rất nhỏ, có thể bỏ qua).

• A. Một hòn bi được thả từ trên xuống. Nếu hòn bi được thả rơi trong không khí và chúng ta có thể bỏ qua lực cản của không khí (do hòn bi tương đối nặng và nhỏ gọn), thì chuyển động này có thể coi là rơi tự do.
• B. Một máy bay đang hạ cánh. Máy bay có động cơ, chịu tác dụng của nhiều lực khác như lực nâng, lực đẩy, lực cản của không khí. Chuyển động này không phải là rơi tự do.
• C. Một chiếc thang máy đang chuyển động đi xuống. Thang máy chịu tác dụng của nhiều lực, bao gồm cả lực kéo của cáp. Chuyển động này không phải là rơi tự do.

Đáp án đúng cho Câu 4 là: A.

Câu 5. Chuyển động nào sau đây của là chuyển động rơi tự do?

Chúng ta tiếp tục áp dụng định nghĩa rơi tự do.

• A. một hòn đá được ném thẳng đứng từ trên cao xuống. Nếu hòn đá được ném xuống với một vận tốc ban đầu, thì nó không còn là rơi tự do (theo định nghĩa là vật rơi với vận tốc đầu bằng không).
• C. một hòn sỏi được thả rơi từ trên cao xuống. Tương tự như hòn bi ở câu 4, nếu bỏ qua lực cản không khí, đây có thể coi là rơi tự do.
• B. một quả bóng cao su to được thả rơi từ trên cao xuống. Quả bóng cao su to có thể chịu ảnh hưởng đáng kể của lực cản không khí do diện tích bề mặt lớn, nên việc coi nó là rơi tự do là không chính xác.
• D. một hòn bi rơi từ mặt nước xuống đáy một bình nước. Chuyển động trong chất lỏng chịu tác dụng của lực đẩy Archimedes và lực cản của chất lỏng, nên không phải là rơi tự do.

Đáp án đúng cho Câu 5 là: C.

Câu 6. Vật nào được xem là rơi tự do?

Chúng ta cần tìm vật mà chuyển động của nó gần giống nhất với điều kiện rơi tự do.

• A. Viên đạn đang bay trên không trung. Viên đạn bay trên không trung chịu tác dụng của nhiều lực, bao gồm trọng lực, lực cản của không khí và cả lực đẩy của thuốc súng (ban đầu). Chuyển động này là chuyển động của một vật bị ném xiên hoặc ném ngang.
• C. Quả táo rơi từ trên cây xuống. Táo rơi từ trên cây xuống có chịu tác dụng của lực cản không khí, nhưng nếu khối lượng và kích thước tương đối, ta có thể xem xét nó gần với rơi tự do nếu bỏ qua lực cản.
• B. Phi công đang nhảy dù (đã bật dù). Khi dù đã bung ra, phi công chịu tác dụng lớn của lực cản không khí, làm cho tốc độ rơi giảm đi rất nhiều và có thể đạt đến tốc độ không đổi. Đây không phải là rơi tự do.
• D. Máy bay đang bay gặp tai nạn và rơi xuống. Máy bay khi rơi tự do sẽ chịu tác dụng rất lớn của lực cản không khí và nhiều yếu tố khác, không phải là rơi tự do.

Trong các lựa chọn này, quả táo rơi từ trên cây xuống là trường hợp có thể xem là gần với rơi tự do nhất nếu chúng ta bỏ qua lực cản không khí. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng câu hỏi này có thể gây nhầm lẫn vì “xem là rơi tự do” có nghĩa là xấp xỉ. Nếu xét theo định nghĩa lý tưởng, thì chỉ có vật rơi trong chân không mới hoàn toàn là rơi tự do.

Xem xét lại các lựa chọn và ý định của người ra đề, ta có thể hiểu rằng họ muốn tìm một vật rơi theo phương thẳng đứng và chịu chủ yếu là trọng lực.

Đáp án đúng cho Câu 6 là: C.

Câu 7. Hãy chỉ ra chuyển động nào là sự rơi tự do?

Tiếp tục phân tích dựa trên định nghĩa rơi tự do.

• A. Tờ giấy rơi trong không khí. Tờ giấy có diện tích lớn và khối lượng nhỏ, nên lực cản không khí tác dụng lên nó là đáng kể, làm cho nó rơi chậm và không theo phương thẳng đứng. Không phải rơi tự do.
• B. một quả bóng cao su to được thả rơi từ trên cao xuống. Như đã phân tích ở câu 5, quả bóng cao su to chịu lực cản không khí lớn. Không phải rơi tự do.
• D. Một vận động viên nhảy cầu đang lộn vòng xuống nước. Chuyển động này có cả thành phần chuyển động theo phương ngang và chịu tác dụng của nhiều lực. Không phải rơi tự do.
• C. một hòn sỏi được thả rơi từ trên cao xuống. Nếu bỏ qua lực cản không khí, đây là một ví dụ điển hình của rơi tự do.

Đáp án đúng cho Câu 7 là: C.

Câu 8. Chuyển động rơi tự do là

Chúng ta cần xác định tính chất của chuyển động rơi tự do.

• A. một chuyển động thẳng đều. Chuyển động thẳng đều có vận tốc không đổi, còn vật rơi tự do thì vận tốc tăng dần.
• C. một chuyển động thẳng chậm dần đều. Chậm dần đều là vận tốc giảm dần, không đúng với rơi tự do.
• B. một chuyển động thẳng nhanh dần. Rơi tự do có vận tốc tăng dần, nên là chuyển động nhanh dần. Tuy nhiên, cần xem xét nó có phải là “nhanh dần đều” hay không.
• D. một chuyển động thẳng nhanh dần đều. Trong trường hợp bỏ qua lực cản không khí, gia tốc rơi tự do là không đổi (g). Do đó, chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.

Đáp án đúng cho Câu 8 là: D.

Câu 9. Chuyển động rơi tự do là chuyển động của

Chúng ta cần tìm ví dụ minh họa cho chuyển động rơi tự do, tức là vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực.

• A. một cái dù đã bung và thả từ máy bay đang bay trên bầu trời. Dù đã bung ra chịu lực cản không khí rất lớn.
• B. một tờ giấy trắng vừa rơi khỏi tay của cô giáo khi cô tiến hành thí nghiệm về sự rơi. Tờ giấy trắng có lực cản không khí lớn.
• C. một tờ giấy đã được vo tròn và nén chặt khi được thả từ ban công. Khi giấy được vo tròn, diện tích tiếp xúc với không khí giảm đi đáng kể, làm giảm lực cản. Vật này khi rơi có thể coi gần với rơi tự do hơn so với tờ giấy trắng.
• D. một chiếc lá vàng vừa rơi khi gió thổi qua làm rung cành cây. Chiếc lá chịu ảnh hưởng của gió và có diện tích lớn, không phải rơi tự do.

Trong các lựa chọn này, tờ giấy được vo tròn và nén chặt là gần với điều kiện rơi tự do nhất do lực cản không khí bị giảm thiểu đáng kể.

Đáp án đúng cho Câu 9 là: C.

Câu 10. Chọn phát biểu nào sau đây là sai?.

Chúng ta cần tìm phát biểu không đúng về sự rơi tự do.

• A. Rơi tự do là sự rơi khi có lực cản của không khí với vận tốc đầu bằng không. Phát biểu này sai. Rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực, tức là bỏ qua lực cản của không khí.
• B. Rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực. Đây là định nghĩa đúng của rơi tự do.
• C. Nguyên nhân của sự rơi nhanh hay chậm của các vật trong không khí là do lực cản của không khí. Đây là một phát biểu đúng trong thực tế.
• D. Hai vật nặng khác nhau thì rơi tự do nhanh như nhau. Trong điều kiện rơi tự do (bỏ qua lực cản), gia tốc là như nhau, nên vận tốc và quãng đường đi được trong cùng một thời gian cũng như nhau, bất kể khối lượng. Phát biểu này là đúng.

Đáp án đúng cho Câu 10 là: A.

Câu 11. Chọn câu sai?

Chúng ta tìm câu không đúng về sự rơi tự do.

• A. Khi rơi tự do mọi vật chuyển động hoàn toàn như nhau. Trong điều kiện rơi tự do lý tưởng, mọi vật đều có cùng gia tốc g, nên chúng chuyển động như nhau về mặt gia tốc, vận tốc và quãng đường đi được trong cùng một thời gian. Phát biểu này đúng.
• C. Chuyển động của người nhảy dù là rơi tự do. Như đã phân tích ở Câu 6, người nhảy dù (đã bật dù) không rơi tự do do chịu lực cản không khí lớn. Phát biểu này sai.
• B. Vật rơi tự do không chịu sức cản của không khí. Đây là một điều kiện lý tưởng của rơi tự do. Phát biểu này đúng.
• D. Mọi vật chuyển động gần mặt đất đều chịu gia tốc rơi tự do. Gần mặt đất, gia tốc rơi tự do có thể được xem là gần như không đổi và có giá trị xấp xỉ 9.8 m/s². Phát biểu này đúng.

Đáp án đúng cho Câu 11 là: C.

Câu 12. Chọn phát biểu sai ?

Chúng ta lại đi tìm câu không đúng.

• A. Trong trường hợp có thể bỏ qua tác dụng của lực cản không khí lên vật rơi thì ta có thể coi sự rơi của vật là sự rơi tự do. Đây là cách ta xấp xỉ chuyển động rơi của nhiều vật trong thực tế. Phát biểu này đúng.
• B. Chuyển động rơi tự do có gia tốc rơi tự do như nhau tại mọi nơi trên Trái đất. Như đã đề cập ở câu 3, gia tốc rơi tự do có thay đổi nhỏ tùy thuộc vào vĩ độ và độ cao. Phát biểu này sai.
• C. Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực. Đây là định nghĩa chuẩn của rơi tự do. Phát biểu này đúng.
• D. Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều theo phương thẳng đứng chiều từ trên xuống. Đây là mô tả đúng về tính chất của chuyển động rơi tự do. Phát biểu này đúng.

Đáp án đúng cho Câu 12 là: B.

Câu 13. Chọn phát biểu đúng về rơi tự do

Chúng ta cần tìm phát biểu đúng về rơi tự do.

• A. Gia tốc rơi tự do g phụ thuộc vĩ độ địa lí và độ cao so với mặt biển. Phát biểu này đúng, như đã phân tích ở các câu trước.
• B. Gia tốc g có giá trị nhỏ nhất ở hai địa cực và lớn nhất ở xích đạo. Thực tế thì ngược lại. Gia tốc g có giá trị lớn nhất ở hai địa cực và nhỏ nhất ở xích đạo do hình dạng Trái đất và lực ly tâm. Phát biểu này sai.
• C. Mọi vật trên trái đất đều có phương rơi tự do song song với nhau. Phương rơi tự do của mọi vật là phương thẳng đứng, hướng về tâm Trái đất. Ở những vị trí gần nhau trên bề mặt Trái đất, các phương này có thể xem là song song. Tuy nhiên, nói “mọi vật trên trái đất” có thể bao gồm cả những vật ở xa nhau, khi đó các phương này không song song. Nhưng quan trọng hơn, câu A đã là một phát biểu đúng.
• D. Gia tốc rơi tự do g ở Hà Nội có giá trị nhỏ hơn ở TP Hồ Chí Minh. Hà Nội có vĩ độ cao hơn TP. Hồ Chí Minh. Ở vĩ độ cao hơn (gần cực), giá trị của g thường lớn hơn so với ở xích đạo. Do đó, g ở Hà Nội có thể lớn hơn hoặc xấp xỉ bằng ở TP. Hồ Chí Minh, tùy thuộc vào các yếu tố khác. Phát biểu này thường là sai hoặc không chắc chắn.

Đáp án đúng cho Câu 13 là: A.

Câu 14. Đặc điểm nào dưới đây không phải là đặc điểm của vật chuyển động rơi tự do?

Chúng ta cần tìm đặc điểm không đúng của rơi tự do.

• A. Chuyển động theo phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới. Đây là đặc điểm đúng của rơi tự do.
• B. Chuyển động thẳng nhanh dần đều, không vận tốc đầu. Đây là đặc điểm lý tưởng của rơi tự do khi vật được thả rơi. Nếu có vận tốc đầu, nó vẫn là rơi tự do nếu chỉ chịu trọng lực, nhưng “không vận tốc đầu” là một trường hợp đặc biệt. Tuy nhiên, so với các lựa chọn khác, điều này vẫn khá gần.
• C. Tại một vị trí xác định và ở gần mặt đất, mọi vật rơi tự do với cùng một gia tốc g. Đây là một đặc điểm quan trọng của rơi tự do lý tưởng. Phát biểu này đúng.
• D. Công thức tính vận tốc: v = g.t². Công thức tính vận tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều với vận tốc đầu bằng 0 là \(v = gt\). Công thức \(v = gt^2\) là sai.

Đáp án đúng cho Câu 14 là: D.

Câu 15. Công thức liên hệ giữa vận tốc ném lên theo phương thẳng đứng và độ cao cực đại đạt được là

Đây là một bài toán về chuyển động ném thẳng đứng lên trên. Tại độ cao cực đại, vận tốc của vật bằng 0. Áp dụng công thức:

Trong chuyển động thẳng biến đổi đều, ta có công thức liên hệ giữa vận tốc cuối, vận tốc đầu, gia tốc và quãng đường là: \(v^2 – v_0^2 = 2as\)

Ở đây:

• \(v\) là vận tốc cuối (tại độ cao cực đại, \(v = 0\)).
• \(v_0\) là vận tốc ban đầu (vận tốc ném lên).
• \(a\) là gia tốc. Trong trường hợp ném lên, gia tốc trọng trường hướng xuống, ngược chiều chuyển động ban đầu, nên \(a = -g\).
• \(s\) là quãng đường đi được, chính là độ cao cực đại \(h\).

Thay vào công thức:

\(0^2 – v_0^2 = 2(-g)h\)
\(-v_0^2 = -2gh\)
\(v_0^2 = 2gh\)

Đáp án đúng cho Câu 15 là: B.

Các em thân mến, qua các câu hỏi này, thầy hy vọng các em đã nắm vững hơn về khái niệm sự rơi tự do, các đặc điểm và công thức liên quan. Hãy ôn tập kỹ bài học và thực hành thêm nhiều bài tập để thành thạo hơn nhé!