LÝ THUYẾT - SÁCH HÌNH ĐỘNG
LỚP 10·10 / 2026

NEM · 0640 phút

Ném xiên từ độ cao, vượt chướng ngại vật

Nghiệm t dương, y(d) so với tường

Cần học trướcNEM · 04 · Ném xiên từ mặt đất - thời gian bay, tầm cao, tầm xaNEM · 03 · Ném ngang - vận tốc, ứng dụng và điều kiện tốc độ đầu

Mục tiêu

  • Giải bài toán ném xiên (lên hoặc xuống) từ độ cao hh: thời gian chạm đất, tầm xa, tốc độ lúc chạm đất.
  • Dùng phương trình quỹ đạo y(x)y(x) để kiểm tra bóng có vượt tường, lưới, hàng rào hay không.
  • (Nâng cao) Tìm thời điểm vận tốc vuông góc với vận tốc đầu.

Khởi động

Từ mái nhà cao 10 m10\,\text{m}, em ném một quả bóng lên cao chếch 30∘30^\circ với tốc độ 10 m/s10\,\text{m/s}. Bóng đi lên một chút rồi rơi xuống sân. Bao lâu sau bóng chạm sân, và bóng rơi cách chân nhà bao xa?

Khác với bài trước, điểm rơi thấp hơn điểm ném, nên không dùng được T=2v0sin⁡α/gT = 2v_0\sin\alpha/g. Ta quay về phương trình y(t)y(t) và tự giải.

01Kiến thức cần nhớ

1. Phương trình khi ném từ độ cao h

Chọn OO ở mặt đất ngay dưới điểm ném (hoặc ở điểm ném; chọn một cách và giữ nguyên), OyOy hướng lên, t=0t = 0 lúc ném. Điểm ném có toạ độ (0;h)(0; h):

x=v0cos⁡α⋅t,y=h+v0sin⁡α⋅t−gt22,vy=v0sin⁡α−gt.x = v_0\cos\alpha\cdot t,\qquad y = h + v_0\sin\alpha\cdot t - \frac{gt^2}{2},\qquad v_y = v_0\sin\alpha - gt .

Với ném xuống: α<0\alpha < 0 (hoặc dùng α\alpha dương và đổi dấu thành phần đứng). Ném ngang: α=0\alpha = 0.

Thời gian chạm đất là nghiệm dương của y=0y = 0:

g2t2−v0sin⁡α⋅t−h=0 ⇒ t=v0sin⁡α+v02sin⁡2α+2ghg.\frac{g}{2}t^2 - v_0\sin\alpha\cdot t - h = 0 \ \Rightarrow\ t = \frac{v_0\sin\alpha + \sqrt{v_0^2\sin^2\alpha + 2gh}}{g}.

(Nghiệm còn lại âm, loại vì là thời điểm "trước khi ném".) Tầm xa L=v0cos⁡α⋅tL = v_0\cos\alpha\cdot t.

5101524681012x (m)y (m)cùng độ cao, v = v₀L = 17,3 m

Tốc độ khi chạm đất. Bỏ qua sức cản, tốc độ không phụ thuộc hướng ném:

v=v02+2gh.\boxed{v = \sqrt{v_0^2 + 2gh}} .

Cách nhớ: ném lên α\alpha rồi rơi trở về độ cao ném, vật có cùng tốc độ v0v_0 (hướng xuống góc α\alpha); sau đó rơi thêm hh như một vật có vận tốc đầu.

2. Phương trình quỹ đạo và vượt chướng ngại

Khử tt giữa xx và yy:

y=h+xtan⁡α−g2v02cos⁡2α x2.y = h + x\tan\alpha - \frac{g}{2v_0^2\cos^2\alpha}\,x^2 .

Đây là parabol bề lõm hướng xuống. Để biết vật có vượt một vật cản đặt tại x=dx = d cao hch_c hay không, tính y(d)y(d) rồi so với hch_c:

  • y(d)>hcy(d) > h_c: bóng đi qua phía trên vật cản;
  • y(d)<hcy(d) < h_c: bóng va vào vật cản (nếu dd nhỏ hơn tầm xa) hoặc đã rơi trước đó.

Nhớ kiểm tra thêm d≤Ld \le L (bóng còn đang bay tại x=dx = d).

Tương tácVượt hàng rào
10203040246810x (m)y (m)
Kết quả
Bóng vượt qua hàng rào
Độ cao bóng tại hàng rào
Hiệu số
Phương trình quỹ đạo
Tầm xa
v₀ m/s
Góc α °
Độ cao ném h m
Rào cách d m
Cao rào hc m

Mặc định v₀ = 20 m/s, α = 45° (y = x − x²/40). Kéo d và chiều cao hàng rào: đoạn cyan đo y(d) − hc. Thử hàng rào 2 m đặt ở 38 m: bóng đã xuống thấp hơn 2 m nên va vào.

3. Khi nào vận tốc vuông góc với vận tốc đầu? (nâng cao)

Vận tốc tại thời điểm tt là v⃗=(v0cos⁡α; v0sin⁡α−gt)\vec v = (v_0\cos\alpha;\ v_0\sin\alpha - gt), vận tốc đầu là v⃗0=(v0cos⁡α; v0sin⁡α)\vec v_0 = (v_0\cos\alpha;\ v_0\sin\alpha). Hai vectơ vuông góc khi tích vô hướng bằng 00:

v02cos⁡2α+v0sin⁡α (v0sin⁡α−gt)=0 ⇒ v02−gt v0sin⁡α=0 ⇒ t=v0gsin⁡α.v_0^2\cos^2\alpha + v_0\sin\alpha\,(v_0\sin\alpha - gt) = 0 \ \Rightarrow\ v_0^2 - g t\,v_0\sin\alpha = 0 \ \Rightarrow\ \boxed{t = \frac{v_0}{g\sin\alpha}} .

Cần kiểm tra tt nằm trong thời gian bay (t≤Tt \le T), nếu không thì bóng đã chạm đất trước khi xảy ra điều đó.

Tương tácKhi nào vận tốc vuông góc với vận tốc đầu?
102030246810121416x (m)y (m)
Góc giữa v và v₀
Tích vô hướng
Thời điểm cần tìm
So với thời gian bay
v₀ m/s
Góc α °

Bấm “Tới t*” để dừng đúng lúc v ⊥ v₀. Với α < 45° thời điểm đó rơi sau lúc bóng chạm đất (t* > T), nên không xảy ra.

02Tóm tắt

  • Ném từ độ cao hh: y=h+v0sin⁡α⋅t−12gt2=0y = h + v_0\sin\alpha\cdot t - \tfrac12 gt^2 = 0, lấy nghiệm dương; L=v0cos⁡α⋅tL = v_0\cos\alpha\cdot t.
  • v=v02+2ghv = \sqrt{v_0^2 + 2gh} lúc chạm đất, không phụ thuộc hướng ném.
  • Quỹ đạo: y=h+xtan⁡α−g x22v02cos⁡2αy = h + x\tan\alpha - \dfrac{g\,x^2}{2v_0^2\cos^2\alpha}; vượt vật cản khi y(d)>hcy(d) > h_c và d≤Ld \le L.
  • v⃗⊥v⃗0\vec v\perp\vec v_0 khi t=v0gsin⁡αt = \dfrac{v_0}{g\sin\alpha} (và t≤Tt \le T).

03Mở rộng

Góc ném tối ưu khi ném từ độ cao. Nếu ném từ độ cao hh xuống mặt đất, tầm xa lớn nhất đạt khi

tan⁡α=v0v02+2gh<1,\tan\alpha = \frac{v_0}{\sqrt{v_0^2 + 2gh}} < 1,

tức góc nhỏ hơn 45∘45^\circ, và Lmax⁡=v0v02+2ghgL_{\max} = \dfrac{v_0\sqrt{v_0^2 + 2gh}}{g}. Với v0=10 m/sv_0 = 10\,\text{m/s}, h=10 mh = 10\,\text{m}: tan⁡α=10/300=1/3\tan\alpha = 10/\sqrt{300} = 1/\sqrt3, α=30∘\alpha = 30^\circ và Lmax⁡=10300/10≈17,3 mL_{\max} = 10\sqrt{300}/10 \approx 17{,}3\,\text{m}. Đây chính là góc 30∘30^\circ ở Ví dụ 1 (nên bóng rơi xa nhất có thể với tốc độ ấy).

Tiếp theoPhương pháp →