Lý thuyết Vật lý 10 bài 19: Các loại va chạm CTST

Mối liên hệ giữa lực tổng hợp tác dụng lên vật và tốc độ thay đổi của động lượng

- Xét một vật có khối lượng m không đổi trong suốt quá trình chuyển động. Khi vật chịu tác dụng bởi một lực không đổi \(\overrightarrow F\)thì gia tốc của vật là \(\overrightarrow a\). Sau khoảng thời gian Δt, độ biến thiên động lượng của vật \(\Delta \vec p\)

2. Thí nghiệm khảo sát va chạm

a. Các loại va chạm

- Va chạm đàn hồi

+ Là va chạm trong đó vật xuất hiện biến dạng đàn hồi trong khoảng thời gian va chạm. Sau va chạm, vật lấy lại hình dạng ban đầu và tiếp tục chuyển động tách rời nhau.

+ Động năng của hệ sau va chạm bằng động năng của hệ trước va chạm

- Va chạm mềm (hay gọi là va chạm không đàn hồi)

+ Xảy ra khi hai vật dính vào nhau và chuyển động với cùng vận tốc sau va chạm

+ Động năng của hệ sau va chạm nhỏ hơn động năng của hệ trước va chạm

Va chạm mềm giữa viên đạn và khối gỗ

b. Thí nghiệm khảo sát va chạm đàn hồi và va chạm mềm

* Mục đích:

- Xác định được tốc độ của hai vật trước và sau khi xảy ra va chạm.

- Đánh giá được động lượng, năng lượng của từng vật và của hệ trước và sau khi xảy ra va chạm.

* Dụng cụ: Tương tự như thí nghiệm khảo sát định luật bảo toàn động lượng trong Bài 18.

* Tiến hành thí nghiệm:

- Thí nghiệm 1 - Va chạm đàn hồi: Các bước tiến hành tương tự như thí nghiệm khảo sát định luật bảo toàn động lượng trong Bài 18 với sự điều chỉnh trong Bước 1: Thay miếng dính bằng lò xo được gắn vào đầu của một xe.

- Thí nghiệm 2 - Va chạm mềm: Tương tự như thí nghiệm khảo sát định luật bảo toàn động lượng trong Bài 18.

⇒ Từ kết quả thí nghiệm, ta có thể phân va chạm thành hai loại:

- Va chạm đàn hồi: Động năng của hệ sau va chạm bằng động năng của hệ trước va chạm.

- Va chạm mềm: Động năng của hệ sau va chạm nhỏ hơn động năng của hệ trước va chạm.

a. Cách thức giảm chấn thương não trong quyền anh (Boxing)

Các võ sĩ luôn có phản xạ “dịch chuyển theo cú đấm” của đối thủ nhằm tăng thời gian tương tác của cú đấm, từ đó giảm độ lớn lực tương tác và giảm thiểu khả năng chấn thương cho bản thân

b. Vai trò của đai an toàn và túi khí trong ô tô

Khi thiết kế ô tô, nhà sản xuất luôn trang bị đai an toàn và túi khí nhằm tăng thời gian va chạm của tài xế với các vật dụng trong xe từ 10 đến 100 lần. Điều này dẫn đến việc giảm đáng kể độ lớn của lực tác dụng lên tài xế và giảm thiểu khả năng chấn thương của tài xế.

Bài tập 1: Viên bi A có khối lượng m₁ = 60 g chuyển động với vận tốc v₁ = 5 m/s va chạm vào viên bi B có khối lượng m₂ = 40 g chuyển động ngược chiều có vận tốc \(\overrightarrow {{v_2}}\). Sau va chạm, hai viên bi đứng yên. Độ lớn vận tốc viên bi B là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có:

Độ lớn vận tốc viên bi B là: \({\nu _2} = \frac{{{m_1}.{\nu _1}}}{{{m_2}}} = \frac{{60.5}}{{40}} = 7,5\left( {m/s} \right)\)

Bài tập 2: Một người có khối lượng 50 kg nhảy ngang với vận tốc 2 m/s lên một chiếc thuyền trôi dọc theo bờ sông với vận tốc 1 m/s. Biết khối lượng của thuyền là 173,2 kg. Tìm độ lớn vận tốc của thuyền khi người đã nhảy vào thuyền.

Hướng dẫn giải:

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: \({\vec p_1} + {\vec p_2} = \vec p\)

Vì \({\vec \nu _1} \bot {\vec \nu _2}\) nên

\(V = \frac{{\sqrt {{{\left( {{m_1}.{\nu _1}} \right)}^2} + {{\left( {{m_2}.{\nu _2}} \right)}^2}} }}{{\left( {{m_1} + {m_2}} \right)}} = \frac{{\sqrt {{{\left( {50.2} \right)}^2} + {{\left( {173,2.1} \right)}^2}} }}{{\left( {50 + 173,2} \right)}} = 0,896\left( {m/s} \right)\)

Bài tập 3: Nêu các đặc điểm của va chạm đàn hồi?

Hướng dẫn giải:

Va chạm đàn hồi là va chạm trong đó vật xuất hiện biến dạng đàn hồi trong khoảng thời gian va chạm, sau va chạm vật lấy lại hình dạng ban đầu và tiếp tục chuyển động tách rời nhau.

+ Động lượng được bảo toàn.

+ Động năng của hệ sau va chạm bằng động năng của hệ trước va chạm.

C. Trắc nghiệm Vật lý 10 bài 19