Làm thế nào để xác định được lực tương tác giữa hai vật khi va chạm nếu không biết được động lượng của các vật trước và sau tương tác. Trong quá trình va chạm (Hình 19.1), động lượng và động năng của hệ có được bảo toàn hay không? Ngoài ra, những kiến thức về động lượng có thể được vận dụng trong thực tiễn như thế nào?
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Chọn chiều chuyển động ban đầu của quả cầu A là chiều dương. Hệ vật gồm hai quả cầu A và B. Gọi v 1 , v 2 và v ' 1 , v ' 2 là vận tốc của hai quả cầu trước và sau khi va chạm.
Vì hệ vật chuyển động không ma sát và ngoại lực tác dụng lên hệ vật (gồm trọng lực và phản lực của máng ngang) đều cân bằng nhau theo phương thẳng đứng, nên tổng động lượng của hệ vật theo phương ngang được bảo toàn (viết theo trị đại số):
m 1 v ' 1 + m 2 v ' 2 = m 1 v 1 + m 2 v 2
2. v ' 1 + 3. v ' 2 = 2.3 +3.1 = 9
Hay v ' 1 + 1,5. v ' 2 = 4,5 ⇒ v ' 2 = 3 - 2 v ' 1 /3 (1)
Đồng thời, tổng động năng của hệ vật cũng bảo toàn, nên ta có:
m1 v ' 1 2 /2 + m2 v ' 2 2 /2 = m1 v 1 2 /2 + m2 v 2 2 /2
2 v ' 1 2 /2 + 3 v ' 2 2 /2 = 2. 3 2 /2 + 3. 1 2 /2
Hay v ' 1 2 + 1,5 v ' 2 2 = 10,5 ⇒ v ' 2 2 = 7 - 2 v ' 1 2 /3 (2)
Giải hệ phương trình (1), (2), ta tìm được: v ' 1 = 0,6 m/s; v ' 2 = 2,6 m/s
(Chú ý: Loại bỏ cặp nghiệm v ' 1 = 3 m/s, v ' 2 = 1 m/s, vì không thỏa mãn điều kiện v ' 2 > v 2 = 1 m/s)
Năng lượng của vật 1 trong trường hợp a sẽ lớn hơn vì vật 1 khi ở trường hợp a cao hơn
Lực do vật 1 khi tác dụng với vật 2 ở trường hợp a sẽ lớn hơn
Câu 1.
Bảo toàn động lượng: \(\overrightarrow{p_1}+\overrightarrow{p_2}=\overrightarrow{p}\)
\(\Rightarrow m_1\cdot v_1+m_2\cdot v_2=\left(m_1+m_2\right)\cdot V\)
\(\Rightarrow2000\cdot30+3000\cdot40=\left(2000+3000\right)\cdot V\)
\(\Rightarrow V=36\)m/s
Câu 2.
Bảo toàn động lượng: \(\overrightarrow{p_1}+\overrightarrow{p_2}=\overrightarrow{0}\)
\(\Rightarrow-p_1+p_2=0\)
\(\Rightarrow p_1=p_2\Rightarrow m_1\cdot v_1=m_2\cdot v_2\)
\(\Rightarrow7500\cdot1=20\cdot v_2\)
\(\Rightarrow v_2=375\)m/s
Khi các vật va chạm với nhau, động lượng và năng lượng của các vật không thay đổi.
Xét chuyển động 2 vật trong hệ kín. Theo ĐLBT động lượng:
\(p_1+p_2=p\)
\(\Leftrightarrow3m=\left(m+2m\right)v\)
\(\Leftrightarrow3m=3mv\)
\(\Leftrightarrow v=1\left(\dfrac{m}{s}\right)\)
Gọi v là vận tốc của hai vật dính vào nhau sau khi va chạm mềm. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng
\(m_0v_0=v\left(m_0+m_1\right)\)\(\Leftrightarrow v=\dfrac{m_0v_0}{m_0+m_1}\)\(\Leftrightarrow v=\dfrac{3m}{m+2m}\)\(\Leftrightarrow v=\dfrac{3m}{3m}=1\left(m/s\right)\)
- Trong quá trình va chạm động lượng và động năng của hệ có được bảo toàn.
- Ngoài ra, những kiến thức về động lượng có thể được vận dụng trong thực tiễn như:
+ Hệ thống túi khí và đai an toàn trong ô tô giúp người ngồi trong xe hạn chế tối đa chấn thương khi xảy ra va chạm giao thông.
+ Vận động viên nhảy xa nhún chân, chùng đầu gối khi tiếp đất mục đích để tăng thời gian va chạm, giảm lực tác dụng.
+ Chế tạo hệ thống động cơ chuyển động bằng phản lực.
…