Vì sao xem ngược đoạn phim bóng rơi có thể thấy bóng đi lên mà gia tốc vẫn hướng xuống?

Giải thích nguyên lý

Đảo thứ tự khung hình làm đổi chiều vận tốc biểu kiến của quá trình. Nhưng một vật đang đi lên mà chậm dần vẫn có gia tốc xuống. Muốn kiểm gia tốc cần xem vận tốc thay đổi theo thời gian xem lại, không chỉ xem vật đang đi lên hay xuống. Đoạn phim lý tưởng có thể khớp một trạng thái đầu khác của cùng chuyển động dưới trọng lực.

Ví dụ tính từng bước

Bóng rơi từ nghỉ ở độ cao 5 m với g = 10 m/s². Sau 0,50 s còn cao 3,75 m, vận tốc −5 m/s; sau 1 s tới mốc 0 với −10 m/s nếu chiều lên dương. Xem ngược riêng đoạn trước va chạm cho các độ cao 0;3,75;5 m ở thời gian xem 0;0,50;1 s, tương ứng vận tốc +10;+5;0 m/s. Vận tốc giảm 5 m/s mỗi nửa giây nên gia tốc vẫn −10 m/s².

Điểm dễ hiểu sai

Không suy mọi quá trình quay ngược phim đều xảy ra tự nhiên. Ví dụ chưa gồm va chạm, lực cản, biến dạng hoặc nguồn tạo vận tốc đầu của chuyển động xem ngược.

Tự kiểm tra

Phương trình đoạn xem ngược là y = 10τ − 5τ², mô tả ném lên trong mô hình không cản.

Điều kiện áp dụng

Khung hình đều thời gian, không cản, chỉ đoạn rơi tự do trước chạm sàn; phân biệt thời gian thật và thời gian xem ngược τ.

Đọc hình minh họa

Hai dãy khung của cùng ba độ cao nhưng thứ tự ngược, vận tốc có dấu đổi chiều còn mũi tên gia tốc đều xuống. 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

Gia tốc là gì? Công thức a = Δv/Δt và đơn vị m/s² Vận tốc trung bình dùng độ dịch chuyển ra sao