Giao diện mới của VnDoc Pro: Dễ sử dụng hơn - chỉ tập trung vào lớp bạn quan tâm. Vui lòng chọn lớp mà bạn quan tâm: Lưu và trải nghiệm

Đóng

Điểm danh hàng ngày

Hôm nay +3
Ngày 2 +3
Ngày 3 +3
Ngày 4 +3
Ngày 5 +3
Ngày 6 +3
Ngày 7 +5

Bạn đã điểm danh Hôm nay và nhận 3 điểm! Đăng nhập ngay để nhận điểm

Nhắn tin Zalo VNDOC để nhận tư vấn mua gói Thành viên hoặc tải tài liệu Hotline hỗ trợ: 0936 120 169

VnDoc.com

Tìm quan hệ giữa xung lượng và độ biến thiên động lượng

Vật lý 10

Bài trước

Tải về

Bài sau

Lớp: Lớp 10

Môn: Vật Lý

Dạng tài liệu: Chuyên đề

Loại: Tài liệu Lẻ

Loại File: Word + PDF

Phân loại: Tài liệu Tính phí

Bài tập xung lượng và động lượng lớp 10 có đáp án

Trong Vật lý 10, mối quan hệ giữa xung lượng của lực và độ biến thiên động lượng là kiến thức then chốt để giải các bài toán về va chạm, lực tác dụng trong thời gian ngắn. Việc hiểu rõ bản chất và công thức sẽ giúp học sinh xử lý bài tập nhanh và chính xác hơn.

Bài viết Tìm quan hệ giữa xung lượng và độ biến thiên động lượng tập trung làm rõ công thức – cách vận dụng – bài tập minh họa, phù hợp cho học sinh lớp 10 trong quá trình ôn tập và luyện đề.

Phương pháp giải

Bài toán tính xung lượng của vật chính là đi tìm độ biến thiên động lượng và xung của lực tác dụng lên vật. Để giải các bài toán dạng này cần xác định và vẽ chính xác vectơ động lượng của vật lúc trước và lúc sau. Chú ý rằng, ta chỉ tìm được lực trung bình vì trong khoảng thời gian $\Delta t$ rất nhỏ lực $\overrightarrow{F}$ vẫn có thể thay đổi.

Bài 1: Một viên đạn khối lượng 10g đang bay với vận tốc 600 m/s thì gặp một bức tường. Đạn xuyên qua tường trong thời gian $\frac{1}{1000}s$ . Sau khi xuyên qua tường, vận tốc của đạn còn 200 m/s. Tính lực cản của tường tác dụng lên đạn.

Hướng dẫn giải

Ta có:

$\Delta P = - m\left( v_{1} - v_{2} \right) = F\Delta t \Rightarrow F = - \frac{m\left( v_{1} - v_{2} \right)}{\Delta t} = - 400N$

Bài 2: Một quả bóng khối lương m = 200 g, đang bay với vận tốc v = 20 m/s thì đập vào bức tường thẳng đứng theo phương nghiêng một góc $\alpha$ so với mặt tường. Biết rằng vận tốc của quả bóng ngay sau khi bật trở lại là v^’ = 20 m/s và cũng nghiêng với tường một góc $\alpha$ . Tìm độ biến thiên động lượng của quả bóng và lực trung bình do bóng tác dụng lên tường nếu thời gian va chạm là $\Delta t = 0,5s$ . Xét trường hợp:

a) $\alpha = 30^{0}$ b) $\alpha = 90^{0}$

Hướng dẫn giải

Độ biến thiên động lượng của quả bóng là:

$\Delta\overrightarrow{p} = \overrightarrow{p'} - \overrightarrow{p} = m\left( \overrightarrow{v^{,}} - \overrightarrow{v} \right)$

Trong đó: v = v' = 20m/s

Ta biểu diễn các vector $\overrightarrow{v},\overrightarrow{v^{,}},\overrightarrow{v} - \overrightarrow{v^{,}}$ như hình vẽ:

Ta thấy rằng, vì v' = v và đều hợp với tường một góc $\alpha$ nên vectơ $\overrightarrow{v} - \overrightarrow{v'}$ sẽ vương góc với mặt tường và hướng từ trong ra ngoài, có độ lớn: $\left| \overrightarrow{v} - \overrightarrow{v'} \right| = 2v\sin\alpha$

Và $\Delta p = 2m\sin\alpha$ (1)

Áp dụng công thức $\Delta\overrightarrow{p} = F\Delta t$ ta tìm được lực $\overrightarrow{F}$ do tường tác dụng lên quả bóng cùng hướng với $\Delta\overrightarrow{p}$ và có độ lớn: $F = \frac{\Delta P}{\Delta t} = \frac{2mv\sin\alpha}{\Delta t}$

Theo định luật III Newton, lực trung bình $\overrightarrow{F_{tb}}$ do bóng tác dụng lên tường sẽ có phương vuông góc với mặt tường và hướng vào phía tường, có độ lớn:

$F_{tb} = F = \frac{2mv\sin\alpha}{\Delta t}$

a) Trường hợp $\alpha = 30^{0}$ : Thay số vào các công thức (1), (2), (3) ta tìm được:

$\Delta p = 4kgm/s$ , $F_{tb} = 8N$

b) Trường hợp $\alpha = 90^{0}$ : $\Delta p = 8kgm/s$ , $F_{tb} = 16N$

Bài 3. Một người đứng trên thanh trượt của xe trượt tuyết chuyển động ngang, cứ mỗi 3s người đó lại đẩy xuống tuyết một cái với xung lượng (xung của lực) 60 kgm/s. Biết khối lượng người và xe trượt là m = 80 kg, hệ số ma sát nghỉ bằng hệ số ma sát trượt (bằng hệ số ma sát nghỉ) $\mu$ = 0,01. Tìm vận tốc xe sau khi bắt đầu chuyển động 15s.

Hướng dẫn giải

Cách 1: Chọn hệ khảo sát: Xe và người, chọn chiều dương theo chiều chuyển động của xe và người.

Lực phát động trung bình do mặt tuyết tác dụng lên xe và người:

$F = \frac{\Delta p}{\Delta t} = 20(N)$

Lực ma sát do mặt tuyết tác dụng lên xe và người

$F_{ms} = \mu mg$ = 0,01.80.10 = 8(N)

Gia tốc trung bình của xe: $a = \frac{F - F_{ms}}{m} =$ 0,15 (m/s²)

Vận tốc của xe sau khi chuyển động được 15s: v = at = 0,15.15 = 2,25 m/s.

Vậy: Vận tốc của xe sau khi chuyển động được 15s là 2,25 m/s.

Cách 2:

Lực ma sát do mặt tuyết tác dụng lên xe và người

F_ms = mg = 0,01.80.10 = 8N

Xung lượng của lực ma sát –F_ms. $\Delta t$ =-8.15=120 (N.s)

Tổng xung lượng tác dụng lên xe sau 15s: $60.\frac{15}{3} - 8.15$ =180(N.s)

Mà: $\Delta P = m\left( v - v_{0} \right) = F\Delta t = m.v$

$\Rightarrow v = \frac{F.\Delta t}{m} = 2,25m/s$

Bài 4. Hòn bi thép m = 100g rơi tự do từ độ cao h = 5m xuống mặt phẳng ngang.

Tính độ biến thiên động lượng của bi ngay trước và sau va chạm nếu sau va chạm:

a) viên bi bật lên với vận tốc cũ.

b) viên bi dính chặt với mặt phẳng ngang.

c) trong câu a, thời gian va chạm t = 0,1s. Tính lực tương tác trung bình giữa bi và mặt phẳng ngang

Hướng dẫn giải

Chọn vật khảo sát: Hòn bi.

Ta có, trước va chạm:

$v = \sqrt{2.gh = 10}(m/s)$ ; p = mv = 0,1.10 = 1 kg.m/s

a) Sau va chạm viên bi bật lên với vận tốc cũ

Ta có: $\overrightarrow{\Delta p} = \overrightarrow{p'} - \overrightarrow{p} \Rightarrow \Delta p = 2.p = 2(kg.m/s)$

b) Sau va chạm viên bi dính chặt với mặt phẳng ngang

Vì v^/ = 0 nên p^/ = 0 ⇒ $|\Delta p|$ = p = 1 kg.m/s.

c) Lực tương tác trung bình sau va chạm (theo câu a)

Ta có: $F = \frac{\Delta p}{\Delta t}$ = 20N

Vậy: Lực tương tác trung bình sau va chạm là F = 20N.

--------------------------------------------------------------

Nắm vững quan hệ giữa xung lượng và độ biến thiên động lượng giúp học sinh giải hiệu quả các bài toán cơ học, đồng thời chuẩn bị tốt cho các chuyên đề tiếp theo của Vật lý 10. Bài tập Vật lý 10 có đáp án đi kèm là tài liệu hữu ích để tự học và kiểm tra kiến thức.

Xem thử Tải về

Chọn file muốn tải về: