ẢNH CHỤP DỌC: CÔNG THỨC, PHƯƠNG TRÌNH, VÍ DỤ - VẬT LÝ - 2026

Cú đánh thẳng đứng là một chuyển động diễn ra dưới tác dụng của một trường lực, thường là trọng lực và có thể hướng lên hoặc hướng xuống. Nó còn được biết đến với cái tên phóng thẳng đứng.

Ví dụ ngay lập tức là ném lên (hoặc xuống nếu bạn thích) một quả bóng bằng tay, tất nhiên, đảm bảo thực hiện nó theo hướng thẳng đứng. Không tính đến lực cản của không khí, chuyển động của quả bóng theo sau hoàn toàn phù hợp với mô hình Chuyển động Chỉnh hướng Biến đổi Thống nhất (MRUV).

Hình 1. Ném bóng theo phương thẳng đứng lên trên là một ví dụ điển hình về ném thẳng đứng. Nguồn: Pexels.

Bắn thẳng đứng là một chuyển động được nghiên cứu rộng rãi trong các khóa học vật lý nhập môn, vì nó là một mẫu chuyển động theo một chiều, một mô hình rất đơn giản và hữu ích.

Mô hình này không chỉ có thể được sử dụng để nghiên cứu động học của các vật thể dưới tác dụng của trọng lực, mà còn mô tả chuyển động của các hạt trong điện trường đều.

Công thức và phương trình

Điều đầu tiên bạn cần là một hệ tọa độ để đánh dấu điểm gốc và gắn nhãn nó bằng một chữ cái, trong trường hợp chuyển động thẳng đứng là chữ "y".

Sau đó, chiều dương + y được chọn, thường là hướng lên và hướng –y thường được đưa xuống dưới (xem hình 2). Tất cả điều này trừ khi người giải quyết vấn đề quyết định khác, vì một lựa chọn khác là lấy hướng chuyển động là tích cực, bất kể nó có thể là gì.

Hình 2. Quy ước dấu hiệu thông thường trong chụp dọc. Nguồn: F. Zapata.

Trong mọi trường hợp, nên đặt điểm gốc trùng với điểm phóng và _hoặc , bởi vì theo cách này, các phương trình được đơn giản hóa, mặc dù có thể lấy bất kỳ vị trí mong muốn nào để bắt đầu nghiên cứu chuyển động.

Phương trình ném thẳng đứng

Khi hệ tọa độ và gốc tọa độ được thiết lập, chúng ta đi đến phương trình. Các độ lớn mô tả chuyển động là:

-Tốc độ ban đầu v _o

- Tăng tốc đến

-Tốc độ v

-Vị trí ban đầu x _o

-Vị trí x

-Vị trí D x

-Thời gian t

Tất cả ngoại trừ thời gian đều là vectơ, nhưng vì nó là chuyển động một chiều với một hướng nhất định, điều quan trọng sau đó là sử dụng dấu + hoặc - để cho biết cường độ đang đi đến đâu. Trong trường hợp mớn nước thẳng đứng, trọng lực luôn hướng xuống dưới và trừ khi có quy định khác, trọng lực được gán dấu -.

Sau đây là các phương trình được điều chỉnh cho nháp dọc, thay thế “x” cho “y” và “a” cho “g”. Ngoài ra, dấu (-) tương ứng với trọng lực hướng xuống sẽ được bao gồm cùng một lúc:

1) Vị trí : y = y _o + v _o .t - ½ gt ²

2) Vận tốc : v = v _o - gt

3) Vận tốc là một hàm của độ dời Δ y : v ² = v _o ² - 2.g. Δ và

Ví dụ

Dưới đây là các ví dụ ứng dụng cho chụp dọc. Trong cách giải quyết của nó, những điều sau đây phải được tính đến:

- "g" có giá trị không đổi, trung bình là 9,8 m / s ² hoặc xấp xỉ 10 m / s ² nếu được ưu tiên để thuận tiện cho việc tính toán khi không yêu cầu độ chính xác quá cao.

-Khi v _{o bằng} 0, các phương trình này được rút gọn về dạng rơi tự do.

-Nếu phóng lên phía trên thì vật cần có vận tốc ban đầu cho phép chuyển động. Sau khi chuyển động, vật đạt đến độ cao cực đại phụ thuộc vào vận tốc ban đầu lớn như thế nào. Tất nhiên, độ cao càng lớn, thời gian di động trên không trung càng nhiều.

-Vật trở lại điểm ban đầu với cùng vận tốc ném nhưng vận tốc hướng xuống dưới.

-Cho phóng thẳng đứng xuống dưới, vận tốc ban đầu càng lớn thì vật chạm đất càng sớm. Ở đây khoảng cách di chuyển được thiết lập theo độ cao được chọn để phóng.

- Trong lần bắn thẳng đứng lên trên, thời gian để vật di động đạt độ cao lớn nhất được tính bằng cách lập v = 0 trong phương trình 2) của phần trước. Đây là thời gian tối đa t _max :

-Chiều cao tối đa và _{tối đa} được xóa khỏi phương trình 3) của phần trước bằng cách đặt v = 0:

Nếu y _o = 0, nó giảm thành:

Ví dụ về công việc 1

Một quả bóng với v _o = 14 m / s được ném thẳng đứng lên cao từ đỉnh của một tòa nhà cao 18 m. Bóng được phép tiếp tục đi xuống vỉa hè. Tính toán:

a) Chiều cao tối đa của bóng so với mặt đất.

b) Thời gian nó ở trên không (thời gian bay).

Hình 3. Một quả bóng được ném thẳng đứng lên trên từ mái của một tòa nhà. Nguồn: F. Zapata.

Giải pháp

Hình bên cho thấy các chuyển động nâng lên và hạ xuống của quả bóng một cách rõ ràng, nhưng cả hai đều xảy ra trên cùng một đường thẳng. Vị trí ban đầu lấy y = 0 nên vị trí cuối cùng là y = - 18 m.

a) Chiều cao lớn nhất đo được từ mái của tòa nhà là y _max = v _hoặc ² / 2g và từ câu lệnh cho thấy vận tốc ban đầu là +14 m / s, khi đó:

Thay thế:

Nó là một phương trình bậc hai có thể dễ dàng giải được với sự trợ giúp của máy tính khoa học hoặc sử dụng bộ giải. Các nghiệm là: 3,82 và -0,96. Giải pháp phủ định bị loại bỏ vì nó là một thời gian, nó thiếu cảm giác vật lý.

Thời gian bay của quả bóng là 3,82 giây.

Ví dụ về công việc 2

Một hạt tích điện dương có q = +1,2 millicoulombs (mC) và khối lượng m = 2,3 x 10 ^-10 Kg được chiếu thẳng đứng lên trên, xuất phát từ vị trí như hình vẽ và với vận tốc ban đầu v _o = 30 km / s.

Giữa các bản tích điện có một điện trường đều E , hướng thẳng đứng xuống dưới và có độ lớn 780 N / C. Nếu khoảng cách giữa các bản là 18 cm thì hạt có va chạm với bản trên không? Bỏ qua lực hấp dẫn đối với hạt, vì nó cực kỳ nhẹ.

Hình 4. Một hạt mang điện dương chuyển động tương tự như một quả bóng ném thẳng đứng lên trên, khi nó được nhúng vào điện trường trong hình vẽ. Nguồn: được sửa đổi bởi F. Zapata từ Wikimedia Commons.

Giải pháp

Trong bài toán này, điện trường E là lực tạo ra lực F và gia tốc do đó. Mang điện tích dương, hạt luôn bị hút về bản phía dưới, tuy nhiên khi được chiếu thẳng đứng lên trên, hạt sẽ đạt độ cao cực đại rồi quay trở lại bản phía dưới, giống như quả bóng trong các ví dụ trước.

Theo định nghĩa của điện trường:

Bạn cần sử dụng giá trị tương đương này trước khi thay thế các giá trị:

Như vậy gia tốc là:

Đối với chiều cao tối đa, công thức từ phần trước được sử dụng, nhưng thay vì sử dụng "g", giá trị gia tốc này được sử dụng:

và _max = v _hoặc ² / 2a = (30.000 m / s) ² /2 x 4,07 x 10 ⁹ m / s ² = 0,11 m = 11 cm

Nó không va chạm với tấm phía trên, vì nó cách điểm xuất phát 18 cm, và hạt chỉ đạt 11 cm.

Người giới thiệu

1. Kirkpatrick, L. 2007. Vật lý: Cái nhìn về thế giới. 6 ^ta Viết tắt Chỉnh sửa. Học tập Cengage. 23 - 27.
2. Rex, A. 2011. Cơ bản của Vật lý. Lề. 33 - 36
3. Sears, Zemansky. 2016. Vật lý Đại học với Vật lý hiện đại. 14 ^thứ . Ed. Tập 1. 50 - 53.
4. Serway, R., Vulle, C. 2011. Cơ bản về Vật lý. 9 ^na Ed. Cengage Learning. 43 - 55.
5. Wilson, J. 2011. Vật lý 10. Giáo dục Pearson. 133-149.