Một bài toán va chạm kết hợp ném ngang

ĐỀ BÀI

Một quả cầu khối lượng M = 0,2 kg nằm yên trên một trụ thẳng đứng chiều cao h = 5 m. Một viên đạn khối lượng m = 0,01 kg chuyển động với vận tốc 500 m/s theo phương ngang trước khi đi xuyên qua tâm của quả cầu. Quả cầu rơi xuống đất tại điểm cách chân trụ 20 m. Xác định khoảng cách từ chân trụ đến nơi viên đạn chạm đất. Phần động năng viên đạn truyền cho viên đạn dưới dạng nhiệt là bao nhiêu?

Trích đề International Physics Olympiad I (Warsaw, Ba Lan, 1967)

GIẢI

Hình 1.1 (Vẽ không theo tỉ lệ)

M = 0,2 kg

m = 0,01 kg

v = 500 m/s

Phân tích chuyển động trên phương thẳng đứng của quả cầu.

Hình 1.2 Chuyển động trên phương thẳng đứng của quả cầu

Áp dụng công thức

trong đó           y0 là tọa độ của quả cầu đo từ mặt đất lúc t = 0 s.

                        y là tọa độ của quả cầu đo từ mặt đất lúc t s.

                        u là vận tốc ban đầu theo phương thẳng đứng quả cầu = 0 m/s.

                        g là gia tốc trọng trường = – 9,8 m/s2.

Từ đó,

Quả cầu và viên đạn cùng chạm đất sau 1,01 s.

Phân tích chuyển động theo phương ngang của viên đạn và quả cầu.

Đặt                  vi là vận tốc của viên đạn trước khi đi vào quả cầu (trước va chạm).

                        vf là vận tốc của viên đạn sau khi đi ra khỏi quả cầu (sau va chạm).

                        V là vận tốc của quả cầu ngay sau va chạm.

                        vi, vfV đều hướng theo trục x dương.

Từ nguyên lí bảo toàn động lượng:

Thay    V = 19,8 m/s               vi = 500 m/s

            M = 0,2 kg                  m = 0,01 kg

Độ lớn vận tốc vf của viên đạn ngay sau va chạm là 104 m/s.

Viên đạn cũng chạm đất sau 1,01 s.

Trong khoảng thời gian 1,01 s viên đạn đi được quãng đường theo phương ngang là

x          = 1,01 × 104 m

            = 105 m

Viên đạn chạm đất tại điểm cách chân trụ 105 m (Đáp số).

Động năng của quả cầu và viên đạn ngay trước va chạm = 1250 J.

Động năng của quả cầu và viên đạn ngay sau va chạm = 54 + 39,2 = 93,2 J.

Phần động năng của viên đạn biến đổi thành nhiệt = 1250 – 93,2 = 1156,8 J. (Đáp số).

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Tạo bảng điểm online

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Tesla vs Edison: những bài học từ cuộc chiến AC/DC
20/08/2018
James McKenzie (Physics World, tháng 8/2018) Trong bài, James McKenzie làm sáng tỏ những điều chúng ta có thể học được từ “cuộc
Phi thuyền Parker của NASA sẽ ‘chạm’ đến Mặt Trời
15/08/2018
NASA vừa phóng một phi thuyền lên nghiên cứu khí quyển Mặt Trời và gió mặt trời. Tàu vũ trụ Parker Solar Probe đã cất cánh
Ngưng tụ Bose-Einstein
07/08/2018
Trong số năm trạng thái mà vật chất có thể tồn tại, có lẽ ngưng tụ Bose-Einstein là trạng thái bí ẩn nhất. Trong khi thể
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 16)
31/07/2018
Các lớp vỏ con electron Theo phương trình đã nêu ở phần trước thì các electron thuộc cùng một lớp vỏ có năng lượng y hệt
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 15)
30/07/2018
Tính các mức năng lượng Khi phân tích quang phổ, các nhà vật lí thường phải tính các mức năng lượng gần đúng của electron
Lỗ đen thật ra có thể là lỗ sâu đục đang va chạm
14/07/2018
Khi hai lỗ sâu đục va chạm nhau, chúng tạo ra những gợn lăn tăn trong không-thời gian lan tỏa ra mọi phía. Theo một nghiên cứu
Phải chăng các nhà thiên văn đã tìm thấy khối lượng mất tích của vũ trụ?
10/07/2018
Vào thập niên 1960, các nhà thiên văn bắt đầu để ý thấy Vũ trụ dường như thiếu mất một phần khối lượng. Giữa các quan
Vì sao một số vết nứt đẩy nhau ra?
22/06/2018
Một nghiên cứu lí thuyết về sự lan truyền vết nứt đem lại một lời giải thích cho sự đẩy nhau mà người ta quan sát thấy

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com