Dạng 2: Tính động lượng và năng lượng trong va chạm
Bài tập 1: Tính lực trung bình tác dụng lên ô tô khối lượng 1 050 kg khi vận tốc của nó thay đổi từ 0 đến 12,0 m/s trong thời gian 10,0 s.
Bài tập 2: Một ô tô khối lượng m = 1,2 tấn đang chuyển động với vận tốc 72 km/h thì hãm phanh và dừng lại sau 12 giây. Tìm lực hãm tác dụng lên ô tô.
Bài tập 3: Vật A có khối lượng 400 g chuyển động với tốc độ 5,0m/s đến va chạm với vật B có khối lượng 300 g đang chuyển động theo chiều ngược lại với tốc độ 7,5 m/s. Sau va chạm vật A bật ngược trở lại với tốc độ 2,5 m/s. Tính vận tốc của vật B.
Bài Làm:
Bài tập 1:
Ta có: $\vec{F}=\frac{\Delta\vec{p}}{\Delta\vec{t}}$
$\Rightarrow F=\frac{\Delta p}{\Delta t}=\frac{1050(12-0)}{10}=1,26.10^{3}N$
Bài tập 2:
Đổi 1,2 tấn = 1200 kg; 72 km/h = 20 m/s.
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của ô tô.
Độ biến thiên động lượng:
Δp = 0 - mv = -1,2.10$^{3}$.20 = -24.10$^{3}$ kgm/s
Lực hãm: $F_{TB}=\frac{\Delta p}{\Delta t}=\frac{-mv}{t}=\frac{-24.10^{-3}}{12}=-2.10^{-3}$N
Dấu "-" chỉ rằng lực hãm ngược chiều chuyển động.
Bài tập 3:
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật A trước va chạm.
Theo đầu bài ta có:
- mA = 0,4 kg; mB = 0,3 kg
- vA = 5,0 m/s
- vB = 7,5 m/s
- v′A = 2,5 m/s
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
$m_{A}.\vec{v}_{A}+m_{B}.\vec{v}_{B}=m_{A}.\vec{v'}_{A}+m_{B}.\vec{v'}_{B}$
⇒ 0,4.5,0 − 0,3.7,5 = −0,4.2,5 + 0,3.v′B
⇒v′B = 2,5 m/s.
Vậy vật B chuyển động ngược chiều ban đầu, với tốc độ 2,5 m/s.