[Vật lí 10] Bài test các định luật bảo toàn.

N

nguyenkm12

Theo em nghĩ thì có 2 loại va chạm là va chạm đàn hồi và va chạm mềm (không đàn hồi)
- Em đoán là va chạm mềm gây tổn thất năng lượng vì khi hai vật nhập vào nhau và di chuyển cùng vận tốc thì 2 vật đó cọ xát với nhau nên tỏa nhiệt, động năng bị chuyển hóa thành nhiệt năng nên bị hao năng lượng.
- Động lượng luôn được bảo toàn thì tại sao lại gây tổn thất ạ ??? :confused:
 
S

saodo_3

Ừ, trả lời đúng rồi.

Em thử nghiên cứu bài tổng hợp này xem sao nhé:

1) Một quả đạn pháo có khối lượng 500g, được bắn lên từ mặt đất theo phương hợp với phương ngang một góc [TEX]a=60^0[/TEX], với vận tốc đầu [TEX]v = 50 m/s[/TEX]. Tại vị trí cao nhất, quả đạn pháo nổ thành 2 mảnh. Mảnh thứ nhất có khối lượng [TEX]100g[/TEX], bay xuống theo phương thẳng đứng và chạm đất sau [TEX]2,77s[/TEX]. Hỏi sau bao lâu mảnh thứ 2 chạm đất?
 
N

nguyenkm12

ta có
độ cao cực đại mà vật đạt được [TEX]h_max=\frac{v_o^2sin^2a}{2g} = 135m[/TEX]
=> vận tốc của mảnh thứ nhất là [TEX]v_1=\frac{h}{t1}=48,7(m/s)[/TEX]
áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có
[TEX]p=p_s \Leftrightarrow (m_1+m_2)v_o=m_1v_1+m_2v_2[/TEX]
thế số vào suy ra [TEX]v_2=50.3m/s[/TEX]
kết quả xấu nghi sai quá /:)
mảnh thứ hai cũng rơi như mảnh 1 hay sao ạ?
 
Last edited by a moderator:
S

saodo_3

Có vài cái sai lầm nghiêm trọng.

- Mảnh thứ nhất bay xuống theo phương thẳng đứng, có gia tốc g, không thể xem như chuyển động thẳng đều được, trừ khi vận tốc đó rất lớn.

- Áp dụng bảo toàn năng lượng cho giai đoạn đầu và giai đoạn cuối là sai, vì trong quá trình này có trọng lực - là ngoại lực tác dụng lên hệ. Công thức bảo toàn động lượng cũng không đúng, ở đây phải có dấu vecto và sau khi chiếu, chưa chắc nó đã được như thế.

- Mảnh thứ 2 tất nhiên là bay không giống mảnh thứ nhất, ta phải dùng bảo toàn động lượng để tìm ra phương của nó.
 
N

nguyenkm12

mảnh thứ nhất khi bay xuống theo phương thẳng đứng hình như còn chịu thêm gia tốc do vụ nổ đạn gây ra đúng không anh
- em nghĩ mãi mà không ra thời gian đó để làm gì ?
_____________________________________________________________________________________
 
S

saodo_3

Không phải không phải, nó rơi cơ mà, gia tốc g chứ.

Đây là bài toán rơi có vận tốc đầu thôi mà.

Thời gian đó để tính ra vận tốc đầu của mảnh đó.
 
N

nguyenkm12

ồ nếu vậy thì vận tốc đầu của vật tính theo công thức này được không
[TEX]s=v_ot+\frac{at^2}{2}[/TEX]
 
S

saodo_3

Phải tính như thế thôi .

Cũng phải nói trước các bước để giải quyết bài này:

- Xác định tầm bay cao của đạn.

- Xác định vận tốc và phương vận tốc của đạn trước khi nổ.

- Tính vận tốc mảnh thứ nhất.

- Áp dụng bảo toàn động lượng, xác định phương và vận tốc mảnh thứ hai.

- Tính thời gian chạm đất của mảnh thứ 2 như một bài toán ném xiên.
 
Last edited by a moderator:
N

nguyenkm12

khi vật đạt được độ cao cực đại thì lúc đó vecto vận tốc của vật nằm ngang (so với trục ox hay phương ngang) và vận tốc đó có độ lớn = vận tốc ban đầu = 50m/s
độ cao cực đại mà vật đạt được [TEX]h_max=\frac{v_o^2sin^2a}{2g} = 135m[/TEX]
vận tốc ban đầu của vật 1 sau khi bị tách ra [TEX]s=v_ot+\frac{at^2}{2} \Rightarrow v_o=34.89m/s[/TEX]
vì khi rơi tự do vận tốc ban đầu của vật =0 nên [TEX]v_o=v_1[/TEX] và đó chính là vận tốc mà vật 1 nhận được khi tách ra

áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có
[TEX]\vec p = \vec p_1+\vec p_2 [/TEX]
[TEX]\Leftrightarrow \vec p_2=\vec p - \vec p_1[/TEX]
[TEX]\Leftrightarrow p_2^2=p^2-2pp_1cos90+p_1^2[/TEX]
[TEX]\Leftrightarrow p_2^2=25^2+3.489^2 \Rightarrow p_2=25.24 \Rightarrow v_2=63.1m/s [/TEX]
(vẽ hình ra thấy hợp lực của[TEX] p_1[/TEX] và [TEX]p_2[/TEX] = - vecto p vì động lượng trước = sau nên hợp 2 vecto động lượng = - vecto p)
xét hình vẽ ta có góc tạo bởi hợp 2 vecto và [TEX]p_2[/TEX] là [TEX]cos a=\frac{p}{p_2}=0.99[/TEX] [TEX]\Rightarrow a=8^o[/TEX]
áp dụng công thức [TEX]t=\frac{2v_o.sina}{g}[/TEX] tính được thời gian đến lúc chạm đất là 1.76s

Cho em hỏi thêm nếu như bay xuống theo góc xiên khác 90 thì tính được không /:)
 
S

saodo_3

- Khi đạt vận tốc cực đại, vecto vận tốc theo phương ngang là đúng, nhưng độ lớn không phải bằng vận tốc ban đầu.

- Công thức tính tầm cao là công thức em thuộc chứ không phải là công thức em hiểu. Vì sao tầm cao được tính như thế?

- Dùng cộng trừ vecto khiếp quá!

Em biết dùng pp chiếu không?
 
N

nguyenkm12

độ cao cực đại chứ ạ nhưng sao lại không = vận tốc đầu
em tính tầm cao theo công thức thuộc vì cái này hơi khó hiểu giúp em
cộng trừ vecto em ghi thiếu
về pp chiếu thì em mới làm trên cái mặt phẳng nghiêng thui cái này chưa bao giờ làm
 
S

saodo_3

Ban đầu, vật có vận tốc là 50 m/s, hợp với phương ngang góc 60 độ.

Chiếu theo phương ngang, vận tốc của nó là [TEX]v_{ox} = v.cos60^0[/TEX]

Chiếu lên phương thẳng đứng, vận tốc của nó là [TEX]v_{oy} = v.sin60^0[/TEX]

- Theo phương Ox, không có lực tác dụng lên vật nên nó chuyển động thẳng đều.

- Theo phương Oy, có gia tốc -g. Vật sẽ chuyển động chậm dần đều.

[TEX]v_y = v_oy - gt[/TEX]

Tại vị trí cao nhất, vận tốc theo phương y bằng 0, vận tốc theo phương x không đổi, vậy vận tốc của đạn trước khi nổ là [TEX]v = v_{ox}[/TEX]

Công thức tính tầm cao:

Xét theo phương Oy, vật chuyển động với vận tốc đầu là [TEX]v_{oy}[/TEX] và gia tốc -g.

Có thể áp dụng công thức [TEX]v_1^2 - v_2^2 = 2aS[/TEX]

Ở đây [TEX]v_1 = v_{oy} = vsin\alpha[/TEX]

[TEX]v_2 = 0[/TEX]

[TEX]a = g[/TEX]

[TEX]S = H[/TEX] là tầm cao của vật (quãng đường theo phương y).

Công thức tính tầm cao khai triển từ đây, em nhất định phải nắm được khai triển này.
 
N

nguyenkm12

ừm em hiểu rồi thế vận tốc của mảnh đầu và cách áp dụng bảo toàn động lượng như vậy để tính đúng chưa để em còn trình bày lại ạ :)
_____________________
 
S

saodo_3

Vận tốc mảnh đầu tính vậy cũng được.

Áp dụng bảo toàn động lượng em cũng nên dùng phép chiếu để nó rõ ràng hơn, không nên quá lạm dụng toán.

Công thức tính vận tốc của em đang có vấn đề vì em dùng công thức không đúng trường hợp.

Em nên bắt đầu từ những công thức cơ bản nhất chứ đừng học thuộc công thức phức tạp để rồi áp dụng sai.
 
Last edited by a moderator:
N

nguyenkm12

độ cao cực đại mà vật đạt được [TEX]h_{max}=\frac{v_o^2sin^2a}{2g} = 93.75m[/TEX]
khi vật đạt độ cao cực đại vecto vận tốc theo phương ngang với trục Ox và có vận tốc là
[TEX]v=v_o.cosa=25(m/s)[/TEX]
vì mảnh rơi theo phương thẳng đứng nên chịu gia tốc g và rơi với vận tốc đầu là [TEX]v_1[/TEX] do vụ nổ gây ra áp dụng phương trình vận tốc ta có
[TEX]h_{max}=v_1t+\frac{gt^2}{2} \Rightarrow v_1=20(m/s)[/TEX]
(Anh giúp em cái vụ phương pháp chiếu cho cái động lượng đi em vẫn không biết làm /:) )

áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có [TEX]\vec p = \vec p_1+\vec p_2 [/TEX]
[TEX]\Leftrightarrow \vec p_2=\vec p - \vec p_1[/TEX]
[TEX]\Leftrightarrow p_2^2=p^2-2pp_1cos90+p_1^2[/TEX]
[TEX]\Leftrightarrow p_2^2=12.5^2+2^2 \Rightarrow p_2=12.66 (kg.m/s) \Rightarrow v_2=31.65 (m/s) [/TEX]
ta có góc tạo bởi phương ngang và vecto động lượng của mảnh 2 là [TEX]cos a=\frac{p}{p_2}=0.99[/TEX] [TEX]\Rightarrow a=8^o[/TEX]
chiếu theo trục Oy kết hợp với phương trình vận tốc ta có
[TEX]y=v_{Oy}.t+\frac{1}{2}at^2=(v_o.sina)t-\frac{1}{2}gt^2=0[/TEX]
vậy mảnh 2 chạm đất sau [TEX]\Rightarrow t=\frac{2v_o.sina}{g}=5.48s[/TEX]
(vật chịu gia tốc -g và khi chạm đất thì y=0)
 
S

saodo_3

Giải bằng phương pháp chiếu vecto động lượng:

Vẽ hình theo mô tả sau:
- Vecto động lượng ban đầu hướng theo phương ngang.
- Vecto động lượng mảnh 1 ([TEX]m_1v_1[/TEX]) hướng theo phương thẳng đứng xuống dưới.
- Vecto động lượng mảnh 2 ([TEX]m_2v_2[/TEX]) hợp với phương ngang 1 góc [TEX]\alpha[/TEX].

Ta cò [TEX]\vec{p} = \vec{p}_1 + \vec{p}_2[/TEX]

Chiếu lên phương nằm ngang ([TEX]\vec{p}_1[/TEX]) mất.

[TEX](m_1 + m_2)v = m_2.v_2.cos\alpha[/TEX] (1)

Chiếu theo phương thẳng đứng ([TEX]\vec{p}[/TEX]) mất.

[TEX]m_2v_2sin\alpha = m_1v_1[/TEX] (2)

Thay số vào, lấy 1 chia 2 hoặc 2 chia 1 để được [TEX]tan\alpha = Const[/TEX]

Tính được góc [TEX]\alpha[/TEX]


- Em vẫ chưa nhận ra cái sai khi tính thời gian chạm đất của mảnh 2.

Vấn đề ở đây là mảnh 2 được ném đi ở một độ cao H chứ không phải từ mặt đất.

Theo phương đứng, vận tốc của mảnh là: [TEX]v.sin\alpha[/TEX]

Ở độ cao H nên pt của nó sẽ là:

[TEX]y = H + v.sin\alpha.t - \frac{gt^2}{2}[/TEX]

Vật chạm đất khi y = 0, từ đó suy ra t.

Ở đây H là tầm cao của viên đạn trước khi nổ.

Em đã thấy mọi sự rõ ràng chưa?
 
K

ki_su

Nhờ mod giúp:

Một khẩu pháo đặt cách chân núi 1000 m, muốn bắn trúng mục tiêu trên đỉnh núi cao 400 m so với mặt đất.

1) Hỏi vận tốc ban đầu tối thiểu của đạn pháo là bao nhiêu? Bỏ qua sức cản không khí.

2) Khẩu pháo có khối lượng 4 tấn, viên đạn có khối lượng 5 Kg. Hệ số ma sát của bệ pháo và nền đất là 0,3. Thời gian đạn bay khỏi nòng pháo là 0,01s. Nếu khẩu pháo trên không có neo giữ thì nó sẽ bị giật lùi một quãng bao nhiêu?
 
Last edited by a moderator:
N

nguyenkm12

Câu 1 vận tốc rơi tự do $ v=\sqrt{2as} $
đây là cách nghĩ của mình: vì vật chịu ảnh hưởng của gia tốc trọng trường nên vận tốc gây sự cản trở khiến cho vật không chạm được đến đỉnh là vận tốc rơi tự do nên vận tốc ném xiên tốt thiểu phải bằng vận tốc rơi tự do quy về hướng xiên đó tức
v_x=v.\sqrt{1000^2+400^2}/400=..... (biểu thức trong căn là khoảng cách từ đỉnh núi đến chỗ người ném)
Câu 2 đề không rõ ràng mình pó tay :p
 
Top Bottom