4 bài tập Chủ đề 4. Động lượng có lời giải

a) Động lượng của vận động viên khi bắt đầu thả rơi là: \[{p_1} = m.{v_1} = 60.0 = 0kg.m/s\]

Vận tốc rơi tự do của vận động viên khi chạm mặt nước là: \[v = \sqrt {2gh} = \sqrt {2.10.4,5} = 3\sqrt {10} m/s\]

Động lượng của vận động viên khi chạm mặt nước là: \[{p_2} = m.{v_2} = 60.3\sqrt {10} = 180\sqrt {10} kg.m/s\]

b) Lực cản mà nước tác dụng lên người vận động viên là: \[{F_c} = \frac{{\Delta p}}{{\Delta t}} = \frac{{0 - 180\sqrt {10} }}{{0,5}} \approx - 1138,42N\]

Động lượng của hai vật lần lượt có độ lớn:

\[{p_1} = {m_1}.{v_1} = 0,4kg.m/s\]; \[{p_2} = {m_2}.{v_2} = 0,3kg.m/s\]; Động lượng của hệ: \[\overrightarrow p = \overrightarrow {{p_1}} + \overrightarrow {{p_2}} \]

a. Hình vẽ

b. Hình vẽ

\[p = \sqrt {p_1^2 + p_2^2 + 2{p_1}{p_2}.\cos \theta } \approx 0,36kg.m/s\]

\[\cos \alpha = \frac{{{p^2} + p_1^2 - p_2^2}}{{2p.{p_1}}} = 0,7\]\[ \Rightarrow \alpha = 46^\circ \](\[\overrightarrow p \] hợp với \[\overrightarrow {{p_1}} \] một góc 46⁰)

a. Chọn gốc thế năng tại vị trí thấp nhất của con lắc

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho hệ ngay sau khi va chạm cho đến khi con lắc đạt độ cao cực đại: \[\frac{1}{2}\left( {{m_1} + {m_2}} \right).{v^2} = \left( {{m_1} + {m_2}} \right).g.h\]\[ \Rightarrow v = \sqrt {2g.h} = \sqrt {2.9,8.0,05} \approx 0,99m/s\]

b. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ khối gỗ - viên đạn ngay trước và sau va chạm: \[{m_1}.\overrightarrow {{v_0}} = \left( {{m_1} + {m_2}} \right).\overrightarrow v \]\[ \Rightarrow \overrightarrow {{v_0}} = \frac{{\left( {{m_1} + {m_2}} \right).\overrightarrow v }}{{{m_1}}}\]

Ta có độ lớn: \[{v_0} = \frac{{\left( {{m_1} + {m_2}} \right).v}}{{{m_1}}} \approx 198,99m/s\]

Chọn chiều chuyển động ban đầu của xe cát là chiều dương, hệ vật gồm xe cát và đạn chuyển động theo phương ngang.

a. Đổi: \[{v_2} = 36km/h = 10m/s\]

Va chạm giữa viên đạn và toa xe là va chạm mềm nên động lượng của hệ (đạn + xe) là không đổi: \[{m_1}\overrightarrow {{v_1}} + {m_2}\overrightarrow {{v_2}} = \left( {{m_1} + {m_2}} \right)\overrightarrow v \]

Do \[\overrightarrow {{v_1}} \uparrow \uparrow \overrightarrow {{v_2}} \]\[ \Rightarrow v = \frac{{{m_1}{v_1} + {m_1}{v_2}}}{{{m_1} + {m_2}}} = \frac{{10.500 + 1000.10}}{{10 + 1000}} \approx 14,85m/s\]

b. Khi đạn bay đến ngược chiều xe cát (\[\overrightarrow {{v_1}} \uparrow \downarrow \overrightarrow {{v_2}} \]) thì ta có:

\[v = \frac{{{m_1}{v_1} + {m_1}{v_2}}}{{{m_1} + {m_2}}} = \frac{{10.\left( { - 500} \right) + 1000.10}}{{10 + 1000}} \approx 4,95m/s\]