Bài tập Động lượng và định luật bảo toàn động lượng có đáp án

Những đặc điểm nào của ô tô ảnh hưởng đến hậu quả va chạm:

+ Khối lượng ô tô lớn, mức quán tính lớn.

+ Ô tô chuyển động với tốc độ cao, động lượng và động năng lớn.

+ Khung xe được hàn cứng, không có các bộ phận phân tán động năng.

Dẫn đến khi va chạm, ô tô có thể bị biến dạng mạnh và gây ra thương vong về người.

- Dụng cụ:

+ Ba viên bi A, B, C (chọn bi B nặng hơn A và C)

+ Máng trượt (có thể dùng ống nhựa cắt dọc)

+ Một vài vật (hộp giấy, quyển sách) để tạo độ dốc cho máng trượt

+ Đặt viên bi C ngay dưới chân máng trượt

- Thực hiện thí nghiệm:

+ Trường hợp 1: Lần lượt thả hai viên bi A và B (bi B nặng hơn bi A) chuyển động trên máng trượt. Quan sát và đo quãng đường dịch chuyển của bi C sau va chạm với mỗi lần thả.

+ Trường hợp 2: Thay đổi độ dốc (nâng lên hoặc hạ xuống) mục đích để thay đổi vận tốc cho viên bi được thả, lần này làm thí nghiệm chỉ thả viên bi A, thả 2 - 3 lần và đo quãng đường viên bi C đi được, ghi lại kết quả đó.

- Kết quả:

+ Trong thí nghiệm trường hợp 1: khối lượng của 2 viên bi A và B khác nhau sẽ làm cho viên bi C lăn được những quãng đường khác nhau. Cụ thể viên bi B nặng hơn bi A nên khi va chạm viên bi B làm cho viên bi C lăn xa hơn so với viên bi A.

+ Trong thí nghiệm trường hợp 2: độ dốc thay đổi dẫn đến vận tốc viên bi A lúc và chạm với viên bi C thay đổi, viên bi C sẽ lăn được quãng đường dài ngắn khác nhau. Cụ thể độ dốc càng cao, vận tốc khi va chạm càng lớn làm viên bi C chuyển động quãng đường càng dài.

- Kết luận: chứng tỏ tốc độ và khối lượng của vật khi va chạm càng lớn thì hậu quả do va chạm càng lớn.

Để viên bi có tốc độ khác nhau khi tiếp xúc với đất nặn ta sẽ thả viên bi ở các độ cao khác nhau, vì:

+ Ở mỗi độ cao khác nhau, viên bi sẽ có thế năng khác nhau (chọn mốc tính thế năng tại vị trí đặt đất nặn).

+ Khi viên bi va chạm với đất nặn thì động năng sẽ khác nhau, dẫn đến vận tốc sẽ khác nhau (vì thế năng chuyển hóa thành động năng).

Độ lớn động lượng ở mỗi trường hợp:

a) $p=mv=0,5.20=10kg.m/s$

b) $p=mv=12000.10=120000kg.m/s$

c) $p=mv=9,{1.10}^{-31}{\mathrm{.2.10}}^7=1,{82.10}^{-23}kg.m/s$

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe màu xanh trước va chạm.

- Xe màu xanh:

+ Động lượng của xe xanh trước va chạm là: p₁ = mv

+ Động lượng của xe xanh sau va chạm là: p₁’ = - mv (do sau va chạm chuyển động ngược chiều dương đã chọn)

+ Độ thay đổi động lượng của xe xanh: $\Delta p=p_1^{\text{'}}-p_1=-2mv$

- Xe màu đỏ:

+ Động lượng của xe đỏ trước va chạm là: p₂ = -mv (do ban đầu xe chuyển động ngược chiều dương đã chọn)

+ Động lượng của xe đỏ sau va chạm là: p₂’ = mv

+ Độ thay đổi động lượng của xe đỏ: $\Delta p=p_2^{\text{'}}-p_2=2mv$

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của quả cầu A trước va chạm:

Tổng động lượng của hệ trước va chạm: $\sum \overrightarrow{p_{truoc}}=\overrightarrow{p_A}+\overrightarrow{p_B}$

Chiếu xuống chiều dương đã chọn: $\sum p_{truoc}=m_A{v}_A-m_B{v}_B=1.2-1.3=-1kg.m/s$

Tổng động lượng của hệ sau va chạm: $\sum \overrightarrow{p_{sau}}=\overrightarrow{p_A^{\text{'}}}+\overrightarrow{p_B^{\text{'}}}$

Chiếu xuống chiều dương đã chọn: $\sum p_{sau}=-m_A{v}_A^{\text{'}}+m_B{v}_B^{\text{'}}=-1.2+1.1=-1kg.m/s$

Nhận thấy tổng động lượng của hệ trước và sau va chạm bằng nhau.

Kết luận: Nếu không có ngoại lực nào tác dụng lên hệ thì tổng động lượng của hệ không đổi, tức là được bảo toàn.