Anonymous

Lý thuyết Động lượng và năng lượng trong va chạm – Vật lí 10 Cánh diều

- asked 4 months agoVotes

0Answers

0Views

Lý thuyết Vật lí 10 Bài 2: Động lượng và năng lượng trong va chạm

I. Đánh giá động lượng và năng lượng của vật va chạm bằng dụng cụ thực hành

- Để xác định động lượng và năng lượng của các vật trước và sau va chạm, trong trường hợp thế năng của chúng không đổi, ta chỉ cần xác định tốc độ của các vật trước và sau khi va chạm.

Bộ dụng cụ thí nghiệm kiểm chứng

1. Đánh giá động lượng của hai xe trước và sau va chạm.

- Trong va chạm động lượng của mỗi xe đều thay đổi.

- Tổng động lượng của hệ hai xe được bảo toàn.

2. Sự thay đổi năng lượng trong va chạm giữa hai xe.

- Trong va chạm, động lượng và cơ năng của hệ được bảo toàn thì loại va chạm này được gọi là va chạm hoàn toàn đàn hồi.

Một trường hợp va chạm đàn hồi

- Trong va chạm, giữa các vật mà sau đó các vật dính vào nhau, động năng của hệ giảm so với trước va chạm. Va chạm giữa các vật như vậy gọi là va chạm hoàn toàn mềm. Trong trường hợp này cơ năng của hệ không bảo toàn

Các trường hợp của va chạm mềm

II. Một số hiện tượng va chạm trong thực tiễn

- Đối với đa số các trường hợp va chạm thường gặp trong thực tế, sự hao hụt của động năng thường làm biến dạng các vật.

Hai xe va chạm với nhau

Túi khí và dây đai an toàn bảo vệ người ngồi trong ô tô

Câu 1:

A. Động lượng và cơ năng toàn phần đều không bảo toàn.

B. Động lượng và động năng được bảo toàn .

C. Chỉ cơ năng được bảo toàn.

D. Chỉ động lượng được bảo toàn.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

Hệ viên đạn (hai mảnh đạn) ngay khi nổ là một hệ kín nên động lượng hệ được bảo toàn.

Câu 2:

A. 12,5 m/s; theo hướng viên đạn ban đầu.

B. 12,5 m/s; ngược hướng viên đạn ban đầu.

C. 6,25 m/s; theo hướng viên đạn ban đầu.

D. 6,25 m/s; ngược hướng viên đạn ban đầu.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

Hệ viên đạn (hai mảnh đạn) ngay khi nổ là một hệ kín nên động lượng hệ được bảo toàn.

$m \vec{v} = m_{1} \vec{v_{1}} + m_{2} \vec{v_{2}} \Rightarrow m_{2} \vec{v_{2}} = m \vec{v} - m_{1} \vec{v_{1}}$ .

Do $\vec{v_{1}} ↑ ↑ \vec{v}$ $\Rightarrow v_{2} = \frac{m v - m_{1} v_{1}}{m_{2}} = \frac{m v - 0, 6 m v_{1}}{m - 0, 6 m} = \frac{10 - 25.0, 6}{1 - 0, 6} = - 12, 5$

Vậy tốc độ của viên đạn thứ 2 là 12,5 m/s. Dấu “-“ cho biết nó chuyển động ngược hướng với viên đạn thứ nhất.

Câu 3:

A. 4,95 m/s.

B. 15 m/s.

C. 14,85 m/s.

D. 4,5 m/s.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Đổi đơn vị: 36 km/h = 10 m/s.

1 tấn = 1000 kg.

Va chạm giữa viên đạn và toa xe là va chạm mềm nên động lượng của hệ (đạn + xe) là không đổi: $m_{1} \vec{v_{1}} + m_{2} \vec{v_{2}} = (m_{1} + m_{2}) \vec{v}$

Do $\vec{v_{1}} ↑ ↑ \vec{v_{2}}$ $\Rightarrow v = \frac{m_{1} v_{1} + m_{2} v_{2}}{m_{1} + m_{2}} = \frac{10.500 + 1000.10}{10 + 1000} \approx 14, 85 m/s$ .

Câu 4:

A.0,4 kg.

B. 0,5 kg.

C. 0,6 kg.

D. 0,7 kg.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe 1.

Theo phương ngang không có lực tác dụng lên hệ nên động lượng của hệ bảo toàn:

$\vec{0} = m_{1} \vec{v_{1}} + m_{2} \vec{v_{2}}$

Chiếu biểu thức vecto xuống chiều dương đã chọn:

$0 = m_{1} v_{1} + m_{2} v_{2} \Leftrightarrow 0 = 0, 4.1, 5 + m_{2} . (- 1) \Rightarrow m_{2} = 0, 6 kg$

Câu 5:

A. 2,4 m/s.

B. 1,9 m/s.

C. 1,6 m/s.

D. 1,7 m/s.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Chọn chiều dương cùng chiều với chiều chuyển động của bình oxi.

Xét trong hệ quy chiếu gắn với tàu, tổng động lượng ban đầu của hệ bằng 0.

Sau khi người ném bình khí, tổng động lượng của hệ là: $M \vec{V} + m \vec{v}$

Ngoài không gian vũ trụ không có lực tác dụng nên hệ người - bình khí được coi là một hệ kín, nên động lượng của hệ được bảo toàn

$M \vec{V} + m \vec{v} = \vec{0} \Leftrightarrow \vec{V} = - \frac{m}{M} \vec{v}$

$\Rightarrow$ Người chuyển động về phía tàu ngược chiều với chiều ném bình khí và với tốc độ:

$V = \frac{m}{M} . v = \frac{10}{75} .12 = 1, 6 m/s.$

Câu 6: Hai vật có khối lượng m₁ và m₂ chuyển động ngược hướng nhau với tốc độ 6 m/s và 2 m/s tới va chạm vào nhau. Sau va chạm, cả hai đều bị bật ngược trở lại với độ lớn vận tốc bằng nhau và bằng 4 m/s. Bỏ qua ma sát. Tỉ số $\frac{m_{1}}{m_{2}}$ bằng:

A. 1,3.

B. 0,5.

C. 0,6.

D. 0,7.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của m₁ lúc đầu.

Trước va chạm: $\vec{p} = m_{1} \vec{v_{1}} + m_{2} \vec{v_{2}} \overset{(+)}{\to} p = m_{1} v_{1} - m_{2} v_{2}$

Sau va chạm: ${\vec{p}}^{'} = m_{1} {\vec{v_{1}}}^{'} + m_{2} {\vec{v_{2}}}^{'} \overset{(+)}{\to} p^{'} = - m_{1} {v_{1}}^{'} + m_{2} {v_{2}}^{'}$

Theo phương ngang không có lực tác dụng lên hệ nên động lượng của hệ được bảo toàn.

$m_{1} v_{1} - m_{2} v_{2} = - m_{1} {v_{1}}^{'} + m_{2} {v_{2}}^{'} \Leftrightarrow 6 m_{1} - 2 m_{2} = - 4 m_{1} + 4 m_{2}$

$\Leftrightarrow 10 m_{1} = 6 m_{2} \Rightarrow \frac{m_{1}}{m_{2}} = \frac{3}{5} = 0, 6$

Câu 7:

A. 1,3 m/s.

B. 0,5 m/s.

C. 0,6 m/s.

D. 0,7 m/s.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe lúc đầu.

Trước va chạm: $\vec{p} = M \vec{v_{1}} + m \vec{v_{2}} \overset{(+)}{\to} p = M v_{1} + m v_{2}$

Sau va chạm: ${\vec{p}}^{'} = (M + m) \vec{v} \overset{(+)}{\to} p' = (M + m) v$

Theo phương ngang không có lực tác dụng lên hệ nên động lượng của hệ được bảo toàn.

$M v_{1} + m v_{2} = (M + m) v \Leftrightarrow v = \frac{M v_{1} + m v_{2}}{M + m} = \frac{38.1 + 2.7}{38 + 2} = 1, 3 m/s.$

Câu 8:

A. -0,43 m/s.

B. 0,43 m/s.

C. 0,67 m/s.

D. -0,67 m/s.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

Đổi đơn vị 300 g = 0,3 kg.

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của m₁ lúc đầu.

Trước va chạm: $\vec{p} = m_{1} \vec{v_{1}} + m \vec{v_{2}} \overset{(+)}{\to} p = m_{1} v_{1} - m_{2} v_{2}$

Sau va chạm, giả sử v cùng chiều dương:

${\vec{p}}^{'} = (m_{1} + m_{2}) \vec{v} \overset{(+)}{\to} p' = (m_{1} + m_{2}) v$

Bỏ qua mọi lực cản nên động lượng của hệ được bảo toàn.

$m_{1} v_{1} - m_{2} v_{2} = (m_{1} + m_{2}) v \Leftrightarrow v = \frac{0, 3.2 - 2.0, 8}{0, 3 + 2} \approx - 0, 43 m/s.$

Vậy sau va chạm, vận tốc mới của hệ là – 0,43 m/s. Dấu “-” thể hiện hướng ngược chiều dương.

Câu 9:

A. 12m/s.

B. 6m/s.

C. 1,2m/s.

D. 60m/s.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động của đạn.

Trước khi bắn: $\vec{p} = 0$

Sau khi bắn: ${\vec{p}}^{'} = m_{s} \vec{v_{s}} + m_{đ} . \vec{v_{đ}}$

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: $m_{s} \vec{v_{s}} + m_{đ} . \vec{v_{đ}} = 0$

$\Rightarrow v_{s} = - \frac{m_{đ} . v_{đ}}{m_{s}} = - \frac{{10.10}^{- 3} .600}{5} = - 1, 2 m / s .$

Vậy sau khi bắn, độ lớn vận tốc của súng 1,2 m/s. Dấu “-” thể hiện hướng ngược chiều dương.

Câu 10: Một viên đạn khối lượng 1 kg đang bay theo phương thẳng đứng với vận tốc 500 m/s thì nổ thành hai mảnh có khối lượng bằng nhau. Mảnh thứ nhất bay theo phương ngang với vận tốc 1000 m/s. Động lượng mảnh thứ hai có được là:

A. độ lớn 707 kg.m/s; hướng lên trên tạo với phương thẳng đứng một góc α = 60°.

B. độ lớn 500 kg.m/s; hướng lên trên tạo với phương thẳng đứng một góc α = 60°.

C. độ lớn 500 kg.m/s; hướng lên trên tạo với phương thẳng đứng một góc α = 45°.

D. độ lớn 707 kg.m/s; hướng lên trên tạo với phương thẳng đứng một góc α = 45°.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

Xét hệ gồm hai mảnh đạn trong thời gian nổ, đây được xem là hệ kín nên ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng.

Động lượng trước khi đạn nổ: $\vec{p} = m . \vec{v}$

Động lượng sau khi đạn nổ: $\vec{p_{s}} = m_{1} . \vec{v_{1}} + m_{2} . \vec{v_{2}} = \vec{p_{1}} + \vec{p_{2}}$

Do $\vec{p} ⊥ \vec{p_{1}}$

${p_{2}}^{2} = p^{2} + {p_{1}}^{2} \Rightarrow p_{2} = \sqrt{{(500.1)}^{2} + {(1000.0, 5)}^{2}} = 500 \sqrt{2} \approx 707 kg.m/s$

Góc hợp giữa $\vec{v_{2}}$ và phương thẳng đứng là: $sin α = \frac{p_{1}}{p_{2}} = \frac{500}{500 \sqrt{2}} = \frac{1}{2} \Rightarrow α = 45 °$ .

Bài tập liên quan

▸Lý thuyết Bài 1: Chuyển động tròn

▸Lý thuyết Bài 2: Sự biến dạng

▸Lý thuyết Bài mở đầu: Giới thiệu mục đích học tập môn Vật lí

▸Lý thuyết Bài 1: Tốc độ, độ dịch chuyển và vận tốc

▸Lý thuyết Bài 2: Đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian. Độ dịch chuyển tổng hợp và vận tốc tổng hợp

Write your answer here