Chuyển Động Ném
Ném ngang, ném xiên — phân tích thành phần, công thức, tầm xa, tầm cao & bài toán quỹ đạo
• Ném ngang: $v_0$ theo phương nằm ngang.
• Ném xiên: $v_0$ hợp một góc $\alpha$ với phương ngang.
Ví dụ thực tế: viên bi lăn khỏi mép bàn, hòn đá ném từ vách đá, máy bay thả gói hàng (ném ngang); nhảy xa, đá bóng lên, đẩy tạ, bắn pháo hoa (ném xiên).
▸ Thí nghiệm kinh điển — Hai chuyển động thành phần độc lập
Dùng thanh thép đập nhẹ để cùng lúc thả rơi tự do bi B và ném ngang bi A từ cùng một độ cao. Kết quả thí nghiệm:
▸ Cách phân tích chuyển động ném
Chuyển động ném được phân tích thành hai chuyển động thành phần theo hai phương vuông góc:
| Thành phần | Phương | Tính chất | Gia tốc |
|---|---|---|---|
| Theo $Ox$ | Nằm ngang | Thẳng đều | $a_x = 0$ |
| Theo $Oy$ | Thẳng đứng | Biến đổi đều ($\vec{g}$) | $a_y = -g$ (nếu $Oy$ hướng lên) |
▸ Quỹ đạo
Khi bỏ qua sức cản không khí, quỹ đạo của vật là một phần đường parabol:
• Ném ngang: nửa parabol — chỉ đi xuống.
• Ném xiên (từ mặt đất): parabol đầy đủ — bay lên rồi rơi xuống.
Bối cảnh: Vật được ném ngang từ độ cao $H$ với vận tốc đầu $v_0$ theo phương ngang. Bỏ qua sức cản không khí.
▸ Hệ tọa độ
Chọn gốc $O$ tại mặt đất ngay dưới vị trí ném; $Ox$ theo chiều ném (nằm ngang); $Oy$ thẳng đứng hướng lên. Gốc thời gian lúc bắt đầu ném.
▸ Phương trình hai thành phần
▸ Các đại lượng đặc trưng
$\tan\alpha = \dfrac{|v_y|}{v_x} = \dfrac{gt}{v_0}$
• Tầm xa $L$ phụ thuộc cả $v_0$ và $H$, không phụ thuộc khối lượng. Tăng $v_0$ gấp 2 lần → $L$ tăng gấp 2 lần (thời gian rơi không đổi).
Giải:
① Thời gian rơi: $t = \sqrt{\dfrac{2H}{g}} = \sqrt{\dfrac{2 \cdot 45}{10}} = \sqrt{9} = 3$ s.
② Tầm xa: $L = v_0 \cdot t = 20 \cdot 3 = 60$ m.
③ Vận tốc chạm đất: $v_y = gt = 30$ m/s; $v = \sqrt{20^2 + 30^2} = \sqrt{1300} \approx 36{,}1$ m/s.
④ Phương trình quỹ đạo: $y = 45 - \dfrac{10}{2 \cdot 20^2} x^2 = 45 - \dfrac{x^2}{80}$ → một phần parabol.
Bối cảnh: Vật được ném từ mặt đất với vận tốc đầu $v_0$ hợp góc $\alpha$ với phương ngang. Bỏ qua sức cản không khí.
▸ Hệ tọa độ & phân tích vận tốc đầu
Chọn gốc $O$ tại vị trí ném; $Ox$ nằm ngang theo chiều ném; $Oy$ thẳng đứng hướng lên.
$v_{0y} = v_0 \sin\alpha \;$ (theo $Oy$, hướng lên)
▸ Các đại lượng đặc trưng (ném từ mặt đất)
(Đạt được khi $v_y = 0$, tức ở đỉnh quỹ đạo)
• Hai góc phụ nhau ($\alpha$ và $90° - \alpha$) cho cùng tầm xa nhưng tầm cao khác nhau. Ví dụ: ném $30°$ và $60°$ đi xa bằng nhau; nhưng ném $60°$ bay cao hơn và lâu hơn.
• Vận tốc tại đỉnh quỹ đạo cực tiểu: $v_{\min} = v_x = v_0\cos\alpha$ (vì $v_y = 0$, chỉ còn thành phần ngang).
• Gia tốc tại đỉnh vẫn bằng $g$, hướng xuống dưới (KHÔNG bằng 0!).
Giải:
① Phân tích vận tốc:
$\;v_{0x} = 7{,}5 \cdot \cos 30° \approx 6{,}50$ m/s.
$\;v_{0y} = 7{,}5 \cdot \sin 30° = 3{,}75$ m/s.
② Tầm cao: $H = \dfrac{v_{0y}^2}{2g} = \dfrac{3{,}75^2}{2 \cdot 9{,}8} \approx 0{,}717$ m.
③ Thời gian bay: $t' = \dfrac{2 v_{0y}}{g} = \dfrac{2 \cdot 3{,}75}{9{,}8} \approx 0{,}766$ s.
④ Tầm xa: $L = v_{0x} \cdot t' \approx 6{,}50 \cdot 0{,}766 \approx 4{,}98$ m.
▸ Bảng so sánh nhanh
| Đại lượng | Ném ngang | Ném xiên |
|---|---|---|
| $v_{0x}$ | $v_0$ | $v_0 \cos\alpha$ |
| $v_{0y}$ | $0$ | $v_0 \sin\alpha$ |
| Thành phần đứng | Rơi tự do | Lên rồi xuống |
| Quỹ đạo | Nửa parabol (chỉ đi xuống) | Parabol đầy đủ (lên-xuống) |
| Tầm xa từ mặt đất | $L = v_0\sqrt{\dfrac{2H}{g}}$ | $L = \dfrac{v_0^2 \sin 2\alpha}{g}$ |
▸ Quy trình giải bài tập chuyển động ném
Giải:
① Tại đỉnh quỹ đạo: $v_y = 0$ → vận tốc còn lại chỉ là $v_x = v_0 \cos\alpha$.
$\;\Rightarrow \cos\alpha = \dfrac{v_x}{v_0} = \dfrac{40}{50} = 0{,}8 \Rightarrow \alpha \approx 36{,}87°$.
② $\sin\alpha = 0{,}6 \Rightarrow v_{0y} = 50 \cdot 0{,}6 = 30$ m/s.
③ Tầm cao: $H = \dfrac{v_{0y}^2}{2g} = \dfrac{30^2}{20} = 45$ m.
④ Tầm xa: $L = \dfrac{2 v_{0x} v_{0y}}{g} = \dfrac{2 \cdot 40 \cdot 30}{10} = 240$ m.
• Cho rằng tại đỉnh quỹ đạo của ném xiên, vận tốc bằng 0 — SAI! Vận tốc tại đỉnh là $v_x = v_0\cos\alpha$ (theo phương ngang).
• Cho rằng tại đỉnh, gia tốc bằng 0 — SAI! Gia tốc luôn là $\vec{g}$, không đổi tại mọi điểm.
• Áp dụng công thức $L = \dfrac{v_0^2 \sin 2\alpha}{g}$ khi vật không ném từ mặt đất — SAI! Công thức này chỉ đúng khi $y_0 = 0$.
• Quỹ đạo: một phần parabol.
• Gia tốc: luôn là $\vec{g}$ tại mọi điểm.
Ném ngang (từ độ cao $H$):
$\;t = \sqrt{2H/g}\;$ (không phụ thuộc $v_0$).
$\;L = v_0\sqrt{2H/g}$ ; $\; v = \sqrt{v_0^2 + 2gH}$.
Ném xiên (từ mặt đất, góc $\alpha$):
$\;H = \dfrac{v_0^2 \sin^2\alpha}{2g}\;$ ; $\;L = \dfrac{v_0^2 \sin 2\alpha}{g}\;$ ; $\;t' = \dfrac{2 v_0 \sin\alpha}{g}$.
$\;L_{\max}$ khi $\alpha = 45°$. Hai góc $\alpha$ và $(90° - \alpha)$ cho cùng $L$.
Để xem lý thuyết đầy đủ (kèm hình SGK chi tiết, các phương pháp giải nhanh, mẹo, sai lầm thường gặp, các dạng bài mở rộng), hãy tham khảo bài viết bên dưới:
📚 Xem thêm: Lý thuyết trọng tâm + PP giải các dạng + Mẹo & sai lầm thường gặp tại Edus.vnSau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 22 câu bám sát chương trình SGK Vật Lí 10!
Cùng luyện Bài 12 — Chuyển động ném!
22 câu: 16 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 4 tự luận
Tuyệt vời!
Thầy Phạm Trần Quốc Anh
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Vật Lý THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Lê Quí Đôn