khoahoc.vietjack.com

Câu hỏi:

13/07/2024 32,185 Lưu

Con lắc thử đạn là một bao cát, khối lượng 19,9kg, treo vào một sợi dây có chiều dài là 2m. Khi bắn một đầu đạn khối lượng 100g theo phương nằm ngang, thì đầu đạn cắm vào bao cát và nâng bao cát lên cao theo một cung tròn  là cho trọng tâm của bao cát sao cho dây treo bao cát hợp với phương thẳng đứng một góc 600  

a. Xác định vận tốc v của viên đạn trước lúc va chạm vào bao cát.

b. Xác định năng lượng tỏa ra khi viên đạn găm vào bao cát

Quảng cáo

Trả lời:

verified Giải bởi Vietjack

a. Chọn mốc thế năng là vị trí cân bằng của bao cát

Vận tốc của bao cát và viên đạn ngay sau khi va chạm. Theo định luật bảo toàn cơ năng

WH=WA⇒12(m+m0)VH2=(m+m0)gzAMà zA=l−lcos600=l(1−cos600)⇒VH=2gl(1−cos600)=2.10.2(1−12)=25(m/s)

Theo định luật bảo toàn động lượng

 m0v0=(m+m0)VH⇒v0=(m+m0)VHm0=(19,9+0,1).250,1=4005(m/s)

b. Độ biến thiên động năng 

ΔWd=Wd2−Wd1=m+m02(m0v0m+m0)2−m0v022⇒ΔWd=(m0m+m0−1)m0v022=−mm+m0.m0.v022

⇒ΔWd=−19,919,9+0,1.0,1.(4005)22=−39800(J)

Vậy năng lượng được chuyển hóa thành nhiệt năng là 39800 J

Lâm Hoàng

Lâm Hoàng

tại sao động năng tại lúc trước khi va chạm với bao cát ( điểm H ) lại cộng vào cả M (khối lượng của bao cát ) ạ?

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Lời giải

Chọn mốc thế năng ở vị trí cân bằng

a. Ta có cơ năng

W=mgz=mgl(1−cos600)=0,5.10.1(1−0,5)=2,5(J)

b. Theo định luật bảo toàn cơ năng

WA=WB⇒mgzA=12mvB2+mgzB⇒vB=2g(zA−zB)(1)Mà zA=HM=l−OM=l−lcosα0zB=l−lcosα 

Thay vào ( 1 ) ta có 

vB=2gl(cosα−cosα0)+ Khi α=300 ⇒vB=2gl(cos300−cos600)⇒vB=2.10.1(32−12)≈2,71(m/s)

+ Khi α=450 ⇒vB=2gl(cos450−cos600)⇒vB=2.10.1(22−12)≈2,035(m/s)

Xét tai B theo định luật II Newton ta có: P→+T→=ma→

Chiếu theo phương của dây

T−Py=maht⇒T−Pcosα=mv2l⇒T−mgcosα=2mg(cosα−cosα0)⇒T=mg(3cosα−2cosα0)

Khi α=300 ⇒T=mg(3cos300−2cos600)

⇒T=0,5.10(3.32−2.12)=7,99(N)

Khi α=450 ⇒T=mg(3cos450−2cos600)

⇒T=0,5.10(3.22−2.12)=5,61 N

Lưu ý: Khi làm trắc nghiệm thì các em áp dụng luôn hai công thức

+ Vận tốc của vật tại vị trí bất kỳ: vB=2gl(cosα−cosα0)

+ Lực căng của sợi dây: T=mg(3cosα−2cosα0)

c. Gọi C là vị trí để vật có  v= 1,8m/s

Áp dụng công thức vC=2gl(cosα−cosα0)

1,8=2.10.1(cosα−cos600)⇒cosα=0,662⇒α=48,550

Vật có đọ cao

 zC=l−lcosα=1−1.0,662=0,338(m)

d. Gọi D là vị trí vật có độ cao 0,18m

Áp dụng công thức 

zD=l−lcosα⇒0,18=1−1.cosα⇒cosα=0,82

Áp dụng công thức 

vD=2gl(cosα−cosα0)=2.10.1.(0,82−0,5)=2,53(m/s)

e. Gọi E là vị trí mà 2wt=wđ  Theo định luật bảo toàn cơ năng WA=WE

  WA=WdE+WtE=32WdE⇒2,5=32.12.mvE2⇒vE=2,5.43.m=103.0,5=2,581(m/s) 

f.  Gọi F là vị trí để 2 wt=3wđ

Theo định luật bảo toàn cơ năng  WA=WF

WA=WdF+WtF=53WtF⇒2,5=53.mgzF⇒zF=2,5.35.m.g=0,3(m)Mà zF=l−lcosαF⇒0,3=1−1.cosαF⇒cosαF=0,7⇒αF=45,5730

Mặt khác vF=2gl(cosαF−cos600)=2.10.1(0,7−0,5)=2(m/s)

Xét tại F theo định luật II Newton  P→+T→=ma→

Chiếu theo phương của dây 

−PcosαF+TF=mvF2l⇒−0,5.10.0,7+TF=0,5.221⇒T=5,5(N)

Lời giải

a. Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng 

WH=WA⇒12mvH2=mgzA⇒zA=vH22g=(22)22.10=0,4(m)

Mà zA=l−lcosα0⇒0,4=0,8−0,8.cosα0⇒cosα0=12⇒α0=600

Vậy vật có độ cao z= 0,4 m so với vị trí cân bằng và dây hợp với phương thẳng đứng một góc 600

 b. Theo điều kiện cân bằng năng lượng  

 

WA=WBmgzA=mgzB+12mvB2⇒10.0,4=10.0,8(1−cos300)=12vB2⇒vB=2,42(m/s)

 

Xét tại B theo định luật II Newton 

P→+T→=ma→

Chiếu theo phương của dây 

−Pcosα+T=mvB2l⇒−0,2.10.cos300+T=0,2.2,4220,8⇒T=3,2(N)

c. Gọi C là vị trí để vật có vận tốc 2(m/s)  .

 

Theo định luật bảo toàn cơ năng 

WA=WC⇒mgzA=12mvC2+mgzB⇒gzA=12vC2+gzC⇒10.0,4=12.(2)2+10.zC⇒zC=0,3(m)

Mà zC=l−lcosαC⇒cosαC=58⇒αC=51,320

Xét tại C theo định luật II Newton P→+T→=ma→

 

Chiếu theo phương của dây 

−PcosαC+TC=mvC2l⇒−0,2.10.58+TC=0,2.(2)20,8⇒T=1,75(N)

d. Gọi D là vị trí để Wd=3Wt . Theo định luật bảo toàn cơ năng 

WA=WD⇒mgzA=WdD+WtD⇒mgzA=43WdD⇒gzA=43.12vD2⇒10.0,4=46.vD2⇒vD=6(m/s)

Mà vD=2gl(cosαD−cos600)⇒6=2.10.0,8(cosαD−0,5)⇒cosαD=78

Xét tại D theo định luật II Newton  P→+T→=ma→

 

Chiếu theo phương của dây 

−PcosαD+TD=mvD2l⇒−0,2.10.78+TD=0,2.(6)20,8⇒T=3,25(N)