Lý thuyết Vật lí 10 Bài 12: Chuyển động ném

Chuyển động ném ngang là chuyển động của một vật được ném theo phương nằm ngang với vận tốc ban đầu $\vec{v}_0$ từ độ cao $h$ so với mặt đất và chỉ chịu tác dụng của trọng lực.

1. Phương pháp phân tích chuyển động ném ngang

Chọn hệ trục tọa độ vuông góc $Oxy$ với gốc $O$ tại vị trí ném:
- Trục $Ox$ hướng theo phương ngang, cùng chiều với vectơ vận tốc đầu $\vec{v}_0$.
- Trục $Oy$ hướng theo phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới.
- Gốc thời gian $t = 0$ là lúc bắt đầu ném vật.

2. Dạng quỹ đạo của chuyển động ném ngang

Từ phương trình $x = v_0 t \Rightarrow t = \frac{x}{v_0}$. Thay vào phương trình $y$, ta được phương trình quỹ đạo:

Vì $g$ và $v_0$ là các hằng số dương, phương trình có dạng $y = a x^2$ với $x \ge 0$. Như vậy, quỹ đạo của vật ném ngang là một nhánh parabol có đỉnh tại gốc tọa độ $O$.

3. Thời gian chuyển động và Tầm ném xa

• Thời gian rơi đến khi chạm đất ($t$): Khi vật chạm đất thì $y = h$: $$h = \frac{1}{2} g t^2 \implies t = \sqrt{\frac{2h}{g}}$$ Nhận xét cực kì quan trọng: Thời gian rơi của vật ném ngang bằng đúng thời gian rơi tự do của một vật thả rơi từ cùng độ cao $h$. Thời gian này hoàn toàn không phụ thuộc vào vận tốc ném $v_0$.
• Tầm ném xa ($L$): Là khoảng cách theo phương ngang từ vị trí ném đến điểm chạm đất: $$L = x_{max} = v_0 \cdot t = v_0 \sqrt{\frac{2h}{g}}$$
• Vận tốc chạm đất ($v$): Bằng độ lớn hợp của hai vectơ vận tốc thành phần vuông góc: $$v = \sqrt{v_x^2 + v_y^2} = \sqrt{v_0^2 + (gt)^2} = \sqrt{v_0^2 + 2gh}$$

Chuyển động ném xiên là chuyển động của một vật được ném lên với vận tốc ban đầu $\vec{v}_0$ hợp với phương ngang một góc $\alpha$ ($0 < \alpha < 90^\circ$).

1. Phân tích thành phần chuyển động ném xiên

Vận tốc đầu trên hai trục: $v_{0x} = v_0 \cos\alpha$ và $v_{0y} = v_0 \sin\alpha$.

• Theo phương ngang $Ox$: Vật chuyển động thẳng đều với vận tốc $v_x = v_0 \cos\alpha$: $$x = (v_0 \cos\alpha) \cdot t$$
• Theo phương thẳng đứng $Oy$: Chịu trọng lực gia tốc hướng xuống ($a_y = -g$ nếu chọn trục $Oy$ hướng lên): $$v_y = v_0 \sin\alpha - gt; \quad y = (v_0 \sin\alpha) t - \frac{1}{2}gt^2$$

2. Các thông số đặc trưng của ném xiên