Vì sao bóng thả trong toa đang tăng tốc ngang lại rơi về phía sau chỗ thả?

Giải thích nguyên lý

Ngay khi thả, bóng giữ vận tốc ngang cùng toa ở thời điểm ấy. Nếu sau đó chỉ chịu trọng lực, vận tốc ngang bóng trong hệ đất gần không đổi, trong khi toa tiếp tục tăng tốc. Vì vậy sàn và mốc dưới tay tiến xa hơn bóng; người trên toa thấy bóng rơi về sau. Không cần thêm một lực ngang về sau trong hệ đất.

Ví dụ tính từng bước

Bóng thả từ cao 0,80 m, g = 10 m/s², lúc thả cùng vận tốc ngang v₀ của toa. Thời gian rơi của mô hình chất điểm là 0,40 s. Toa gia tốc tới trước 3 m/s² nên đi thêm so với bóng một đoạn 0,5 × 3 × 0,40² = 0,24 m. Trong hệ toa, điểm rơi ở sau mốc dưới tay ban đầu 0,24 m.

Điểm dễ hiểu sai

Không nói bóng mất ngay vận tốc ngang khi rời tay. Cũng không coi toa tăng tốc là hệ quán tính mà vẫn chỉ áp phương trình không có điều chỉnh.

Tự kiểm tra

Nếu toa đi đều, gia tốc ngang bằng 0 thì phần lệch 0,24 m trở về 0 trong mô hình.

Điều kiện áp dụng

Bỏ cản khí, bóng không được ném thêm, toa không quay, gia tốc ngang giữ không đổi; đây là mô phỏng chất điểm.

Đọc hình minh họa

Hai thời điểm của toa và bóng trong hệ đất, bóng giữ vận tốc ngang ban đầu còn toa đi xa hơn; thước trên sàn chỉ độ lệch tương đối 0,24 m. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Phân tích chuyển động ném thành hai phương Vận tốc trung bình dùng độ dịch chuyển ra sao