Quả cầu có khối lượng m1=1kg treo ở đầu một sợi dây mảnh nhẹ chiều dài l=1,5m. Một quả cầu m2=20g bay ngang với vận tốc v=50m/s đến đập vào m1. Coi va chạm là va chạm đàn hồi xuyên tâm. Hãy tính góc chệch cực đại của dây treo m1.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Đáp án A
- Chọn mốc thế năng hấp dẫn là vị trí va chạm
- Xét thời điểm ngay khi va chạm đàn hồi giữa m và M là hệ kín
- Áp dụmg định luật bảo toàn động lượng và cơ năng cho hệ ta có
- Thay số ta được vận tốc của M ngay sau va chạm là:
Bảo toàn cơ năng cho con lắc M gắn dây, sau khi va chạm vật M chuyển động lên đến vị trí dây treo lệch
với phương thẳng đứng một góc lớn nhất ứng với thế năng lớn nhất động năng bằng không vậy ta có:
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Đáp án B
Giả sử ban đầu kéo m1 đến A rồi thả nhẹ, đến O nó đạt tốc độ cực đại sau đó nó va chạm đàn hồi với m2. Vì va chạm tuyệt đối đàn hồi và hai vật giống hệt nhau nên sau va chạm m1 đứng yên tại O và truyền toàn bộ vận tốc cho m2 làm cho m2 chuyển động chậm dần làm cho lò xo nén dần. Đến B m2 dừng lại tức thời, sau đó, m2 chuyển động về phía O, khi đến O nó đạt tốc độ cực đại, gặp m1 đang đứng yên tại đó và truyền toàn bộ vận tốc cho m1 làm cho m1 chuyển động đến A. Cứ như vậy, hệ dao động gồm hai nửa quá trình của hai con lắc. Do đó, chu kì dao động của hệ:
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Bài 1: Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật 1.
Vận tốc của vật 1 sau va chạm là:
\(v_1'=\frac{\left(m_1-m_2\right).v_1+2m_2.v_2}{m_1+m_2}=\frac{\left(2-1\right).4+2.1.\left(-6\right)}{2+1}=-\frac{8}{3}\left(m/s\right)\)
(dấu trừ thể hiện sau va chạm vật 1 chuyển động ngược chiều dương đã chọn).
Vận tốc của vật 2 sau va chạm là:
\(v_2'=\frac{\left(m_2-m_1\right).v_2+2.m_1.v_1}{m_1+m_2}=\frac{\left(1-2\right).\left(-6\right)+2.2.4}{2+1}=\frac{22}{3}\left(m/s\right)\)
Vậy:...
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Những bài liên quan đến va chạm đàn hồi đã được giảm tải bạn nhé, chỉ quan tâm đến va chạm mềm thôi.
Bài này phải sửa lại khi lò xo có độ dài cực đại thì gia tốc là 2(cm/s^2)
- Khi vật m1 ở vị trí lò xo có độ dài cực đại ---> ở biên --> vận tốc = 0.
- \(\omega=\frac{2\pi}{T}=1\)(rad/s)
- Biên độ: \(A=\frac{a_{max}}{\omega^2}=\frac{2}{\left(1\right)^2}=2cm\)
- Xét sự va chạm giữa m2 và m1:
+ Bảo toàn động lượng: \(p_t=p_s\Leftrightarrow m_2v=m_1v_1+m_2v_2\Leftrightarrow m_2v=2m_2v_1+m_2v_2\Leftrightarrow v=2v_1+v_2\)(1)
+ Bảo toàn động năng: \(W_{đt}=W_{đs}\Leftrightarrow\frac{1}{2}m_2v^2=\frac{1}{2}m_1v_1^2+\frac{1}{2}m_2v_2^2\Leftrightarrow m_2v^2=2m_2v_1^2+m_2v_2^2\Leftrightarrow v^2=2v_1^2+v_2^2\)
\(\Leftrightarrow\left(v-v_2\right)\left(v+v_2\right)=2v_1^2\Leftrightarrow2v_1\left(v+v_2\right)=2v_1^2\Leftrightarrow v+v_2=v_1\)(2)
Từ (1) và (2) suy ra: \(v_1=\frac{2}{3}v=\frac{2}{3}3\sqrt{3}=2\sqrt{3}\)(cm/s)
\(v_2=v_1-v=2\sqrt{3}-3\sqrt{3}=-\sqrt{3}\)(cm/s) (dấu - là do vật 2 chuyển động ngược lại)
- Sau va chạm, vật m1 có li độ 2cm, vận tốc: \(2\sqrt{3}cm\)
--> Biên độ dao động mới là: \(A'=\sqrt{x^2+\left(\frac{v}{\omega}\right)^2}=\sqrt{2^2+\left(\frac{2\sqrt{3}}{1}\right)^2}=4cm\)
+ Thời gian kể từ sau va chạm đến khi vật m1 đổi chiều chuyển động (ở biên) là: \(\Delta t=\frac{150}{360}T=\frac{120}{360}.2\pi=\frac{2}{3}\pi\)(s)
+ Quãng đường vật m2 đi được trong thời gian này là: \(S=v.\Delta t=\sqrt{3}.\frac{2}{3}\pi\simeq3,63cm\)
Khoảng cách giữa 2 vật: \(4+2+3,63=9,63\)(cm)
Đáp án C
Gọi vận tốc sau va chạm lần lượt là \(v_1\) và \(v_2\).
Bảo toàn động lượng:
\(m_2v=m_1v_1+m_2v_2\)
\(\Rightarrow v_1+0,02v_2=1\left(1\right)\)
Bảo toàn năng lượng:
\(\frac{m_2v^2}{2}=\frac{m_1v^2_1}{2}+\frac{m_2v^2_2}{2}\)
hay:
\(m_2v^2=m_1v^2_1+m_2v^2_2\)
\(\Rightarrow v^2_1+0,02v^2_2=50\left(2\right)\)
Giải (1) và (2):
\(v_1=2,96\left(m\text{/}s\right)\)
\(v_2=-48\left(m\text{/}s\right)\)
Góc lệch cực đại \(\alpha\) dễ dàng đc tính theo công thức:
\(m_1gl\left(1-\cos\alpha\right)=\frac{m_1v^2_1}{2}\)
\(\alpha=65^0\)
có thể giải thích kĩ hơn ở pt (2) ko ạ??