Từ độ cao 20 m, một viên bi khối lượng 10 g rơi tự do với gia tốc 10 m/s^2 xuống tới mặt đất

Giải SBT Vật lí 10 Bài 23: Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng

Bài 23.6 trang 56 SBT Vật Lí 10: Từ độ cao 20 m, một viên bi khối lượng 10 g rơi tự do với gia tốc $10m/s2$ xuống tới mặt đất và nằm yên tại đó. Xác định xung lượng của lực do mặt đất tác dụng lên viên bi khi chạm đất.

Lời giải:

Chọn chiều chuyển động rơi của viên bi là chiều dương. Ngay trước khi chạm đất, viên bi đạt vận tốc $v=\sqrt{2gh}$. Khi bị mặt đất cản lại và nằm yên đó thì viên bi có vận tốc v' = 0.

Áp dụng công thức về độ biến thiên động lượng :

Δp = F.Δt,   với Δp = p' - p = m.0 – mv

Suy ra:

$F\Delta t=-m\sqrt{2gh}\approx -{10.10}^{-3}.\sqrt{\mathrm{2.10.20}}=-0,2(N.s)$

Dấu (-) chứng tỏ xung lượng của lực do mặt đất tác dụng lên viên bi ngược hướng với vận tốc rơi của viên bi.