Thảo luận, xây dựng phương án thực hành để xác định động lượng, năng lượng của hai xe trước và sau va chạm. Vì sao lại chọn cho các xe đó chuyển động trên giá đỡ nằm ngang?
Đẩy cho hai xe chuyển động va chạm vào nha trên đệm khí và thảo luận:
1. Khi hai xe chuyển động trên đệm khí nằm ngang, hệ hai xe chuyển động có phải là hệ kín không? Vì sao?
2. Để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm cần đo các đại lượng nào?
3. Hãy thử các trường hợp mà em đã dự đoán và suy nghĩ làm thế nào đo được các đại lượng để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm.
4. Thiết kế phương án thí nghiệm để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm tương ứng với các trường hợp va chạm có thể xảy ra?
1.
Khi hai xe chuyển động trên đệm khí nằm ngang, hệ hai xe chuyển động là hệ kín vì không có ngoại lực nào tác dụng lên hệ.
2.
Để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm, ta cần đo khối lượng của hai xe và vận tốc của hai xe trước và sau khi va chạm.
3.
Các trường hợp có thể xảy ra khi cho hai xe va chạm trên đệm khí:
+ TH 1: Sau khi va chạm, hai xe dính vào nhau
+ TH 2: Sau khi va chạm, hai xe chuyển động về hai phía ngược nhau
Cách đo các đại lượng để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm
+ Bước 1: Xác định khối lượng của hai xe bằng cách cho hai xe lên cân điện tử
+ Bước 2: Đo quãng đường giữa hai cổng quang điện, khởi động lại đồng hồ đo thời gian hiện số.
+ Bước 3: Thực hiện thí nghiệm và ghi lại kết quả
Do vật thực hiện chuyển động trong thời gian ngắn nên coi vật chuyển động thẳng đều
Động lượng của vật là: \(p=m\cdot v=m\cdot\dfrac{s}{t}\)
4.
Thiết kế phương án thí nghiệm:
Bước 1: Điều chỉnh cho băng đệm khí nằm ngang và lắp ống dẫn khí từ bơm nén vào băng đệm khí.
Bước 2: Lắp hai cổng quang điện vào hai giá đỡ đặt cách nhau một khoảng.
Bước 3: Nối dây từ hai cổng quang điện vào đồng hồ đo thời gian hiện số .
Bước 4: Lắp tấm cản quang và các chốt cắm thích hợp lên mỗi xe và đặt hai xe lên băng đệm khí.
Bước 5: Cấp điện cho bơm nén khí và đồng hồ đo thời gian hiện số.
Người ta làm một thí nghiệm về sự va chạm giữa hai xe lăn trên mặt phẳng nằm ngang. Cho xe một đang chuyển động với vận tốc . Xe hai chuyển động với vận tốc đến va chạm vào phái sau xe một. Sau va chạm hai xe cùng chuyển động với vận tốc là . So sánh khối lượng của hai xe.
A. m 1 < m 2
B. m 1 > m 2
C. m 1 = 2 m 2
D. m 1 = m 2
Chọn đáp án D
? Lời giải:
+ Chọn chiều dương là chiều chuyển động của hai xe
Người ta làm một thí nghiệm về sự va chạm giữa hai xe lăn trên mặt phẳng nằm ngang. Cho xe một đang chuyển động với vận tốc 50cm/s. Xe hai chuyển động với vận tốc đến va chạm vào phái sau xe một. Sau va chạm hai xe cùng chuyển động với vận tốc là 100cm/s. So sánh khối lượng của hai xe.
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của hai xe
Áp dụng công thức v = v 0 + a t ⇒ a = v − v 0 t
Đối với xe một: a 1 = v 1 − v 01 t = 100 − 50 t = 50 t
Đối với xe hai: a 2 = v 2 − v 02 t = 100 − 150 t = − 50 t
Hai xe va chạm nhau theo định luật III Newton ta có
F 12 = − F 21 ⇒ m 2 a 2 = − m 1 a 1 ⇒ m 2 ( − 50 t ) = − m 1 50 t ⇒ m 1 = m 2
Một quả cầu A khối lượng 2 kg chuyển động trên máng thẳng ngang không ma sát với vận tốc 3 m/s và tới va chạm vào quả cầu B khối lượng 3 kg đang chuyển động với vận tốc 1 m/s cùng'chiều với quả cầu A trên cùng một máng ngang. Xác định độ lớn của vận tốc và chiều chuyển động của hai quả cầu sau khi va chạm. Cho biết sự va chạm giữa hai quả cầu A và B có tính chất hoàn toàn đàn hồi, tức là sau khi va chạm thì các quả cầu này chuyển động tách rời khỏi nhau, đồng thời tổng động năng của chúng trước và sau va chạm được bảo toàn (không thay đổi).
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)
Câu 11. Trong thí nghiệm xác định động lượng của vật trước và sau va chạm để đo tốc độ của hai xe trước và sau va chạm ta làm cách nào sau đây?
A. Do thời gian, sau đó tính gián tiếp tốc độ và động lượng của vật trước và sau va chạm.
B. Đo trực tiếp tốc độ sau đó tính gián tiếp động lượng của vật trước và sau va chạm.
C. Đo trực tiếp động lượng của vật trước và sau va chạm.
D. Chỉ cần đo thời gian là kết luận được.
Xe máy thứ nhất đang chuyển động với vận tốc 50cm/s trên đường ngang thì bị xe máy thứ hai chuyển động với vận tốc 150cm/s va chạm từ phía sau. Sau va chạm, cả hai chuyển động tới trước với cùng tốc độ là 100cm/s. Tìm tỷ số khối lượng của hai xe trên.
Theo định luật bảo toàn cơ năng:
\(m_1v_1+m_2v_2=m_1v_1'+m_2v_2'\)
\(\Rightarrow m_1\cdot50+m_2\cdot100=m_1\cdot100+m_2\cdot100\)
\(\Rightarrow m_1=m_2\)
\(\Rightarrow\dfrac{m_1}{m_2}=1\)
một xe lăn bằng gỗ có khối lượng m=300g đang chuyển động với vận tốc v=3m/s thì va chạm vào một xe lăn bằng thép có khối lượng m=600g đang đưmgs yên trên bàn nhẵn nằm ngang. Sau thời gian va chạm 0,2s xe lăn thép đạt vận tốc 0,5m/s theo hướng v . Xác định lực F tác dụng vào xe gỗ khi tương tác và vận tốc của nó ngay sau khi va chạm (vẽ hình để minh họa)
Cho viên bi một có khối lượng 200g đang chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang với vận tốc 5m/s tới va chạm vào viên bi thứ hai có khối lượng 400g đang đứng yên, biết rằng sau va chạm viên bi thứ hai chuyển động với vận tốc 3m/s, chuyển động của hai bi trên cùng một đường thẳng. Xác định độ lớn vận tốc và chiều chuyển động của viên bi một sau va chạm.
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của viên bi một trước lúc va chạm
Theo định luật bảo toàn động lượng
m 1 . v → 1 + m 2 . v → 2 = m 1 . v → 1 ' + m 2 . v → 2 '
Chiếu lên chiều dương ta có
m 1 . v 1 + m 2 .0 = m 1 . v 1 ' + m 2 . v 2 '
⇒ v 1 / = m 1 v 1 − m 2 v 2 m 1 = 0 , 2.5 − 0 , 4.3 0 , 2 = − 1 ( m / s )
Vậy viên bi một sau va chạm chuyển động với vận tốc là 3 m/s và chuyển động ngược chiều với chiều chuyện động ban đầu
Cho viên bi một có khối lượng 200g đang chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang vói vận tốc 5m/s tói va chạm vào viên bi thứ hai có khối lượng 400g đang đứng yên, biết rằng sau va chạm viên bi thứ hai chuyển động với vận tốc 3m/s, chuyển động của hai bi trên cùng một đường thẳng. Xác định độ lớn vận tốc và chiều chuyển động của viên bi một sau va chạm.
A. 4m /s
B. 1 m/s
C. 6 m/s
D. 5 m/s
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của viên bi một trước lúc va chạm
Theo định luật bảo toàn động lượng:
m 1 . v → 1 + m 2 v 2 → = m 1 . v → 1 / + m 2 v → 2 /
Chiếu lên chiều dương ta có:
m 1 v 1 + m 2 0 = m 1 v 1 / + m 2 v 2 /
⇒ v 1 / = m 1 v 1 − m 2 v 2 m 1 = 0 , 2.5 − 0 , 4.3 0 , 2 = − 1 m / s
Vậy viên bi một sau va chạm chuyển động với vận tốc là 3 m/s và chuyển động ngược chiều với chiều chuyển động ban đầu.
Chọn đáp án A