Câu 1: Một viên đạn khối lượng 0,5 kg bay thẳng đứng lên cao, khi vừa lên đến điểm cao nhất thì
đạn nổ và tách thành hai mảnh: Mảnh (1) có khối lượng 0,2 kg bay ngang theo hướng Nam với tốc
độ 15m/s. Hỏi mảnh (2) bay theo hướng nào, với tốc độ bao nhiêu m/s?
Câu 2: Một quả bóng khối lượng 200g bay tới đập vuông góc vào một bức tường với tốc độ 5m/s
và bật ngược trở lại với tốc độ 5m/s. Thời gian bóng tương tác với tường là 0,5s. Chọn chiều dường
là chiều chuyển động ban đầu của bóng. Lực do tường tác dụng lên bóng có giá trị bao nhiêu N?
Quảng cáo
2 câu trả lời 349
Chào bạn, mình sẽ giúp bạn giải hai bài tập này nhé!
Câu 1: Vụ nổ viên đạn
Phân tích bài toán:
Trước khi nổ: Viên đạn khối lượng m=0,5kg bay thẳng đứng lên cao và dừng lại ở điểm cao nhất. Tại điểm này, vận tốc của đạn là v=0m/s. Do đó, động lượng của đạn trước khi nổ là ptrước=m⋅v=0,5⋅0=0kg.m/s.
Sau khi nổ: Đạn tách thành hai mảnh:Mảnh (1): khối lượng m1=0,2kg, vận tốc v 1 có độ lớn v1=15m/s theo hướng Nam.
Mảnh (2): khối lượng m2=m−m1=0,5−0,2=0,3kg, vận tốc v 2 chưa biết.
Hệ đạn là hệ kín trong thời gian nổ (bỏ qua tác dụng của trọng lực trong khoảng thời gian rất ngắn của vụ nổ). Do đó, động lượng của hệ được bảo toàn:
p sau=p trước
m1v 1+m2v 2=0
Giải bài toán:
Chọn hệ tọa độ Oxy, với trục Ox hướng theo hướng Đông, trục Oy hướng thẳng đứng lên trên. Theo đó, hướng Nam sẽ là hướng âm của trục Ox.
Viết phương trình bảo toàn động lượng theo các thành phần:
Theo phương Ox (phương ngang): m1v1x+m2v2x=0 0,2⋅(−15)+0,3⋅v2x=0 −3+0,3⋅v2x=0 0,3⋅v2x=3 v2x=0,33=10m/s
Giá trị dương cho thấy thành phần vận tốc theo phương ngang của mảnh (2) là theo hướng Đông.
Theo phương Oy (phương thẳng đứng): m1v1y+m2v2y=0 Vì mảnh (1) bay ngang, nên v1y=0. 0,2⋅0+0,3⋅v2y=0 0,3⋅v2y=0 v2y=0m/s
Vậy, mảnh (2) bay theo hướng Đông với tốc độ 10 m/s.
Câu 2: Va chạm của quả bóng với tường
Phân tích bài toán:
Khối lượng quả bóng: m=200g=0,2kg.
Vận tốc ban đầu của bóng (trước va chạm): v i, độ lớn vi=5m/s, hướng vuông góc vào tường (chọn chiều dương là chiều chuyển động ban đầu). Vậy vi=+5m/s.
Vận tốc cuối của bóng (sau va chạm): v f, độ lớn vf=5m/s, hướng bật ngược trở lại. Vậy vf=−5m/s (do ngược chiều dương).
Thời gian tương tác với tường: Δt=0,5s.
Yêu cầu tính lực do tường tác dụng lên bóng (F tường→boˊng).
Chúng ta sẽ sử dụng định luật xung lượng: Độ biến thiên động lượng của vật bằng xung lượng của lực tác dụng lên vật.
J =F Δt=Δp =mv f−mv i
Giải bài toán:
Tính độ biến thiên động lượng của quả bóng:
Δp=mvf−mvi=0,2⋅(−5)−0,2⋅(5)=−1−1=−2kg.m/s
Dấu âm cho thấy độ biến thiên động lượng ngược chiều với chiều chuyển động ban đầu của bóng.
Áp dụng định luật xung lượng:
FΔt=Δp
F⋅0,5=−2
F=0,5−2=−4N
Dấu âm của lực cho thấy lực do tường tác dụng lên bóng ngược chiều với chiều chuyển động ban đầu của bóng (tức là hướng ra ngoài từ tường).
Vậy, lực do tường tác dụng lên bóng có giá trị là 4 N và hướng ngược lại với chiều chuyển động ban đầu của bóng (hướng ra khỏi tường).
Dưới đây là lời giải chi tiết cho 2 câu hỏi vật lý bạn đưa:
Câu 1: Viên đạn nổ khi lên điểm cao nhất
Dữ liệu:
Khối lượng viên đạn: (m = 0,5 , kg)
Mảnh 1: (m_1 = 0,2 , kg), vận tốc (v_1 = 15 , m/s) theo hướng Nam (theo phương ngang)
Mảnh 2: (m_2 = 0,3 , kg) (vì (0,5 - 0,2 = 0,3))
Yêu cầu: Tính vận tốc và hướng chuyển động của mảnh 2.
Giải:
Tại điểm cao nhất, vận tốc theo chiều đứng của viên đạn là 0 (đạn đứng yên theo chiều dọc).
Viên đạn nổ thành hai mảnh, nên theo định luật bảo toàn động lượng, tổng động lượng trước và sau nổ phải bằng nhau.
Trước khi nổ, động lượng theo phương ngang = 0 (bởi đạn bay thẳng đứng).
Sau khi nổ, tổng động lượng ngang phải vẫn bằng 0:
[
\vec{p}{1} + \vec{p}{2} = 0
]
Vì mảnh 1 bay theo hướng Nam, mảnh 2 phải bay theo hướng Bắc để cân bằng động lượng ngang.
Tính vận tốc của mảnh 2:
[
m_1 v_1 + m_2 v_2 = 0 \implies v_2 = -\frac{m_1 v_1}{m_2} = -\frac{0,2 \times 15}{0,3} = -10 , m/s
]
Dấu âm nghĩa là hướng ngược lại với mảnh 1 (mảnh 2 bay theo hướng Bắc).
Kết luận: Mảnh 2 bay theo hướng Bắc với vận tốc 10 m/s.
Câu 2: Lực do tường tác dụng lên quả bóng
Dữ liệu:
Khối lượng bóng: (m = 200g = 0,2 kg)
Vận tốc ban đầu: (v_i = 5 m/s)
Vận tốc sau khi bật ngược lại: (v_f = -5 m/s) (ngược chiều ban đầu)
Thời gian tương tác: (\Delta t = 0,5 s)
Chọn chiều ban đầu là chiều dương.
Giải:
Độ biến thiên động lượng:
[
\Delta p = m (v_f - v_i) = 0,2 \times (-5 - 5) = 0,2 \times (-10) = -2 , kg \cdot m/s
]
Lực trung bình tác dụng trong khoảng thời gian (\Delta t) là:
[
F = \frac{\Delta p}{\Delta t} = \frac{-2}{0,5} = -4 , N
]
Dấu âm thể hiện lực tác dụng ngược chiều chuyển động ban đầu của bóng, tức lực tác dụng bởi tường hướng vào bóng (ngược chiều chuyển động ban đầu).
Giá trị lực (độ lớn):
[
|F| = 4 , N
]
Kết luận: Lực do tường tác dụng lên bóng có giá trị 4 N, hướng ngược lại với chiều chuyển động ban đầu.
Quảng cáo
Bạn cần hỏi gì?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
Đã trả lời bởi chuyên gia
153285 -
99767
-
Hỏi từ APP VIETJACK
Đã trả lời bởi chuyên gia
61176
