Va chạm – vấn đề và giải pháp

Va chạm – vấn đề và giải pháp

1. Vật A (3 kg) chuyển động với vận tốc 8 m/s và vật B (5 kg) chuyển động với vận tốc 4 m/s. Nếu va chạm giữa vật A và vật B là va chạm đàn hồi hoàn toàn, thì vận tốc của vật A và vật B sau va chạm là bao nhiêu?

Đã biết:

Khối lượng của vật A (m ₁ ) = 3 kg

Khối lượng của vật B (m² ₎ = 5 kg

Tốc độ của vật A (v ₁ ) = 8 ms ^–1

Tốc độ của vật B (v ₂ ) = 4 ms ^–1

Va chạm đàn hồi hoàn hảo.

Cần tìm: v ₁ ' và v ₂ '

Giải pháp:

Nếu cả hai vật có khối lượng khác nhau và vận tốc của cả hai vật sau va chạm chưa được biết, thì vận tốc sau va chạm được tính bằng phương trình này:

Nếu cả hai vật chuyển động theo cùng hướng nên vận tốc của cả hai vật có cùng dấu. Nếu cả hai vật chuyển động theo hướng ngược nhau thì vận tốc của một vật có dấu dương và vận tốc của vật kia có dấu âm.

Vận tốc của vật A (v _A ) sau va chạm:

Vận tốc của vật B (v _B ) sau va chạm:

Vận tốc của vật A (v ₁ ') sau va chạm là 3 m/s và vận tốc của vật B (v ₂ ') sau va chạm là 7 m/s.

2. Một quả bóng có động lượng P va chạm với một bức tường và bị bật ra. Va chạm là hoàn toàn đàn hồi và hướng của nó vuông góc với bức tường. Sự thay đổi động lượng của quả bóng là bao nhiêu?

Đã biết:

Khối lượng quả bóng = m

Vận tốc của quả bóng trước khi va chạm = v

Vận tốc của quả bóng sau va chạm = -v (quả bóng bị bật ngược sang trái)

Động lượng của quả bóng trước khi va chạm (p _o ) = mv

Động lượng của quả bóng sau va chạm (p _t ) = m (-v) = – mv

Cần tìm: Sự thay đổi động lượng của quả bóng

Giải pháp:

Sự thay đổi động lượng:

Δp = p _t – p _o

Δp = – mv – mv

Δp = – 2 mv

Δp = -2p

Dấu trừ biểu thị hướng của quả bóng.

3. Hai vật A và B có cùng khối lượng, chuyển động ngược chiều nhau và va chạm với nhau. A chuyển động về phía đông với vận tốc V và B chuyển động về phía tây với vận tốc 2V. Nếu va chạm là đàn hồi hoàn toàn, thì vận tốc của cả hai vật sau va chạm là bao nhiêu?

Đã biết:

Cả hai vật đều có khối lượng như nhau.

A di chuyển về phía đông với vận tốc V

B di chuyển về phía tây với tốc độ 2V

Cần tìm: Vận tốc của cả hai vật sau va chạm.

Giải pháp:

Nếu cả hai vật có cùng khối lượng và va chạm là hoàn toàn đàn hồi, thì sau va chạm cả hai vật đều thay đổi vận tốc.

Sau va chạm, A di chuyển về phía tây với vận tốc 2V và B di chuyển về phía đông với vận tốc V.

Va chạm bán đàn hồi

4. Hai vật có cùng khối lượng chuyển động dọc theo một đường thẳng theo hướng ngược nhau như hình dưới đây. Nếu vận tốc của vật 2 sau va chạm (v2 _' ) là 5 m/s hướng sang phải, thì độ lớn vận tốc của vật 1 sau va chạm là bao nhiêu?

Đã biết:

Khối lượng của mỗi vật = m

Vận tốc của vật 1 trước khi va chạm (v ₁ ) = 8 m/s

Vận tốc của vật 2 sau va chạm (v ₂ ) = 10 m/s

Vận tốc của vật 2 sau va chạm (v ₂ ') = 5 m/s

Cần tìm: Vận tốc của vật thể 1 sau va chạm (v ₁ ')

Giải pháp:

Va chạm này có tính chất đàn hồi một phần.

m ₁ v ₁ + m ₂ v ₂ = m ₁ v ₁ ' + m ₂ v ₂ '

m(v ₁ + v ₂ ) = m(v ₁ ' + v ₂ ')

v ₁ + v ₂ = v ₁ ' + v ₂ '

8 + 10 = v ₁ ' + 5

18 = v ₁ ' + 5

v ₁ ' = 18-5

v ₁ ' = 13 m/s

va chạm không đàn hồi

5. Một viên đạn 10 gam bắn với vận tốc 100 m/s ^va chạm với một khối gỗ đang đứng yên. Khối lượng của khối gỗ là 490 gam. Va chạm là không đàn hồi. Hỏi vận tốc của khối gỗ và viên đạn sau va chạm là bao nhiêu?

Đã biết:

khối lượng viên đạn (m ₁ ) = 10 gam

Tốc độ của viên đạn (v1 ₎ = 100 m/s

Khối lượng khối (m² ₎ = 490 gam

Tốc độ của khối (v2 ₎ = 0 m/s (khối đứng yên)

Cần tìm: Tốc độ của khối lập phương và viên đạn sau khi va chạm.

Giải pháp:

m ₁ v ₁ + m ₂ v ₂ = (m ₁ + m ₂ ) v'

(10)(100) + (490)(0) = (10 + 490) v'

1000 + 0 = 500 v'

1000 = 500 v'

v' = 1000 / 500

v' = 2 m/s

6. Một xe tải đang di chuyển với vận tốc 10 m/s va chạm với một xe ô tô đang di chuyển với vận tốc 20 m/s. Sau va chạm, cả xe tải và xe ô tô cùng chuyển động với vận tốc như nhau. Khối lượng của xe tải là 1400 kg và khối lượng của xe ô tô là 600 kg. Hỏi vận tốc của cả xe tải và xe ô tô sau va chạm là bao nhiêu?

Đã biết:

tốc độ của xe tải (v ₁ ) = 10 m/s

tốc độ của xe (v2 ₎ = 20 m/s

Khối lượng xe tải (m1 ₎ = 1400 kg

khối lượng xe (m² ₎ = 600 kg

Cần tìm: Vận tốc của cả xe tải và xe ô tô sau va chạm.

Giải pháp:

m ₁ v ₁ + m ₂ v ₂ = (m ₁ + m ₂ ) v

(1400)(10) + (600)(20) = (1400 + 600)v

14000 + 12000 = 2000 v

26000 = 2000 v

v = 13 m / s

7. Một viên đạn 20 gram chuyển động với vận tốc 10 m/s theo phương ngang, va chạm với một khối lượng 60 gram nằm trên sàn. Sau va chạm, viên đạn và khối lượng chuyển động cùng chiều với vận tốc và hướng không đổi. Hỏi vận tốc của cả viên đạn và khối lượng là bao nhiêu?

Đã biết:

Khối lượng viên đạn (m _P ) = 20 gam = 0.02 kg

Khối lượng khối (m _B ) = 60 gam = 0.06 kg

Tốc độ ban đầu của viên đạn (v _P ) = 10 m/s

Tốc độ ban đầu của các khối (v _B ) = 0

Cần tìm: Tốc độ của viên đạn và khối vật sau khi va chạm (v')

Giải pháp:

Va chạm này là va chạm không đàn hồi.

m _P v _P + m _B v _B = (m _P + m _B ) v'

(0.02)(10) + (0.06)(0) = (0.02 + 0.06) v'

0.2 + 0 = 0.08 v'

0.2 = 0.08 v'

v' = 0.2 / 0.08

v' = 2.5 m/s

8. Hai vật A và B có cùng khối lượng = 1.5 kg tiến lại gần nhau và va chạm. Tốc độ của vật A (v _A ) = 4 m/s và tốc độ của vật B (v _B ) = 5 m/s. Nếu va chạm là không đàn hồi, thì tốc độ của cả hai vật sau va chạm là bao nhiêu?

Đã biết:

Khối lượng của vật A (m _A ) = 1.5 kg

Khối lượng của vật B (m _B ) = 1.5 kg

Tốc độ của vật A trước khi va chạm (v _A ) = 4 m/s (hướng dương sang phải)

Tốc độ của vật B trước khi va chạm (v _B ) = -5 m/s (âm về bên trái)

Cần tìm: Tốc độ của cả hai vật thể sau va chạm.

Giải pháp:

m _A v _A + m _B v _B = (m _A + m _B ) v'

(1.5)(4) + (1.5)(-5) = (1.5 + 1.5) v'

6 – 7.5 = (3) v'

-1.5 = (3) v'

v' = -1.5 / 3

v' = -0.5 m/s

Dấu trừ cho biết rằng sau va chạm, cả hai vật thể đều chuyển động sang trái, cùng hướng với vật thể B.

1. Trong vật lý, va chạm là gì? Trả lờiTrong vật lý, va chạm là hiện tượng hai hoặc nhiều vật thể tiếp xúc gần với nhau, thường tác dụng lực lên nhau, dẫn đến sự trao đổi năng lượng và động lượng.
2. Va chạm đàn hồi và va chạm không đàn hồi khác nhau như thế nào? Trả lờiTrong va chạm đàn hồi, cả động lượng và động năng đều được bảo toàn. Trong va chạm không đàn hồi, động lượng được bảo toàn, nhưng động năng thì không. Va chạm hoàn toàn không đàn hồi là một tập hợp con trong đó các vật va chạm dính vào nhau sau va chạm.
3. Tại sao động lượng luôn được bảo toàn trong các va chạm? Trả lờiĐộng lượng được bảo toàn trong các va chạm nhờ nguyên lý bảo toàn động lượng, nguyên lý này phát biểu rằng tổng động lượng của một hệ kín không đổi trừ khi có lực tác động từ bên ngoài.
4. Động năng có luôn được bảo toàn trong các va chạm không? Trả lờiKhông, động năng chỉ được bảo toàn trong va chạm đàn hồi. Trong va chạm không đàn hồi, một phần động năng được chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, chẳng hạn như thế năng, âm thanh hoặc nhiệt.
5. Tại sao hai chiếc xe có thể dính liền với nhau sau va chạm? Trả lờiNếu hai chiếc xe dính liền nhau sau va chạm, đó là một ví dụ về va chạm hoàn toàn không đàn hồi. Hai chiếc xe vẫn dính liền nhau do sự khóa chặt cơ học, biến dạng hoặc các lực khác vượt qua khả năng bật ra khỏi nhau của chúng.
6. Liệu một vật thể đang va chạm có thể trải qua sự thay đổi động năng ngay cả khi vận tốc của nó không thay đổi? Trả lờiĐúng vậy, nếu một vật thay đổi hướng chuyển động trong va chạm nhưng không thay đổi tốc độ, thì vận tốc (một đại lượng vectơ) của nó thay đổi, nhưng tốc độ (một đại lượng vô hướng) vẫn không đổi. Mặc dù độ lớn của động năng (phụ thuộc vào tốc độ) có thể không thay đổi, nhưng vật đó đã trải qua sự thay đổi về phân bố năng lượng.
7. Tại sao các quả bóng bi-a lại nảy lên khi va chạm với nhau? Trả lờiCác quả bóng bi-a va chạm gần như đàn hồi. Khi một quả bóng va vào quả khác, động năng và động lượng được truyền đi, khiến hai quả bóng bật ra xa nhau. Thiết kế và chất liệu của các quả bóng bi-a giúp chúng bảo toàn động năng một cách hiệu quả trong các tương tác này.
8. Nếu hai vật có khối lượng khác nhau va chạm và dính vào nhau, liệu vận tốc tổng hợp của chúng có bằng trung bình cộng vận tốc ban đầu của chúng không? Trả lờiKhông nhất thiết. Vận tốc tổng hợp sẽ phụ thuộc vào định luật bảo toàn động lượng. Nếu một vật có khối lượng lớn hơn nhiều so với vật kia, vận tốc tổng hợp sẽ gần với vận tốc ban đầu của vật có khối lượng lớn hơn.
9. Trong thế giới thực, liệu có thực sự tồn tại những va chạm "đàn hồi" hay không? Trả lờiTrên thực tế, không có va chạm nào hoàn toàn đàn hồi. Mặc dù một số va chạm, như giữa các quả bóng bi-a, gần đạt đến mức đàn hồi tuyệt đối, nhưng luôn có một phần năng lượng bị mất đi dưới dạng khác, chẳng hạn như âm thanh hoặc nhiệt.

10. Túi khí làm giảm tác động của va chạm trong tai nạn xe hơi như thế nào? Trả lời : Túi khí làm tăng thời gian cần thiết để động lượng của người bị va chạm thay đổi. Bằng cách đó, lực tác động lên người (tỷ lệ nghịch với thời gian thay đổi động lượng) được giảm thiểu, giúp giảm thiểu nguy cơ chấn thương.