Chào các em học sinh yêu quý!

Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập cơ bản nhưng rất quan trọng về chuyển động thẳng biến đổi đều dưới tác dụng của trọng lực, hay còn gọi là chuyển động rơi tự do. Bài toán yêu cầu chúng ta tính vận tốc tức thời của một vật.

Đầu tiên, hãy cùng phân tích đề bài:

• Chúng ta được cho gia tốc trọng trường \(g = 9.7 \, \text{m/s}^2\). Đây là gia tốc mà mọi vật thể trải qua khi rơi tự do gần bề mặt Trái Đất (giả sử không có sức cản không khí).
• Thời gian \(t = 4 \, \text{s}\). Đây là thời điểm chúng ta cần xác định vận tốc của vật.
• Yêu cầu: Tính vận tốc tức thời của vật.

Trong bài toán này, chúng ta sẽ giả định vật được thả rơi tự do từ trạng thái nghỉ (vận tốc ban đầu bằng 0), một trường hợp rất phổ biến trong vật lý lớp 10.

I. Cơ sở lý thuyết và công thức áp dụng:

Khi một vật rơi tự do từ trạng thái nghỉ, vận tốc của nó tại một thời điểm \(t\) bất kỳ được tính bằng công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều với vận tốc ban đầu \(v_0 = 0\) và gia tốc \(a = g\).

Công thức tổng quát của vận tốc trong chuyển động thẳng biến đổi đều là:

\(v = v_0 + a \cdot t\)

Vì vật rơi tự do từ trạng thái nghỉ, chúng ta có \(v_0 = 0\) và \(a = g\). Do đó, công thức trở thành:

\(v = g \cdot t\)

Trong đó:
\(v\) là vận tốc tức thời của vật tại thời điểm \(t\) (đơn vị: m/s).
\(g\) là gia tốc trọng trường (đơn vị: m/s\(^2\)).
\(t\) là thời gian kể từ lúc vật bắt đầu rơi (đơn vị: s).

II. Các đại lượng đã biết:

• Gia tốc trọng trường \(g = 9.7 \, \text{m/s}^2\)
• Thời gian \(t = 4 \, \text{s}\)

III. Tiến hành giải bài:

Bây giờ, chúng ta chỉ cần thay thế các giá trị đã biết vào công thức đã xác định ở trên:

\(v = g \cdot t\)
\(v = 9.7 \, \text{m/s}^2 \cdot 4 \, \text{s}\)
\(v = 38.8 \, \text{m/s}\)

IV. Kết quả:

Vậy, vận tốc tức thời của vật sau 4 giây là \(38.8 \, \text{m/s}\).

Các em thấy đấy, bài toán này khá đơn giản nếu chúng ta nắm vững công thức cơ bản và biết cách áp dụng. Điều quan trọng là phải hiểu rõ ý nghĩa vật lý của từng đại lượng và giả định của bài toán (vật rơi tự do từ trạng thái nghỉ).

Hãy luôn nhớ kiểm tra đơn vị của các đại lượng để đảm bảo kết quả cuối cùng là chính xác nhé!

Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi thầy nhé.

Chúc các em học tốt!