Bạn Nam đang đi xe đạp trên đường thẳng với vận tốc 5 m/s thì ném một hòn đá khối lượng 0,5 kg

Giải SBT Vật lí 10 Cánh diều Chủ đề 4: Động lượng

Bài 4.12 trang 42 SBT Vật lí 10: Bạn Nam đang đi xe đạp trên đường thẳng với vận tốc

5 m/s thì ném một hòn đá khối lượng 0,5 kg, có vận tốc 15 m/s so với mặt đất, cùng hướng chuyển động của xe. Khối lượng của bạn Nam và xe đạp là 50 kg. Sau khi ném hòn đá thì vận tốc của xe đạp có thay đổi không? Tính độ thay đổi của tốc độ?

Lời giải

Bạn Nam và xe đạp có: m₁ = 50 kg; v₁ = 5 m/s về phía trước; v₁’ = ?

Hòn đá có: m₂ = 0,5 kg; v₂ = v₁ = 5 m/s về phía trước; v₂’ = 15 m/s

Theo định luật bảo toàn động lượng:

Động lượng ban đầu (Bạn Nam, xe đạp và hòn đá) = Động lượng sau khi ném (Bạn Nam, xe đạp + hòn đá):

$\left(m_1+m_2\right)v_1=m_1{v}_1^{\text{'}}+m_2{v}_2^{\text{'}}$

$$\begin{gathered} v_1^{\text{'}}=\frac{\left(m_1+m_2\right)v_1-m_2.v_2^{\text{'}}}{m_1} \\ =\frac{\left(50+0,5\right)5-0,5.15}{50}=4,9 m/s \end{gathered}$$

Như vậy tốc độ của bạn Nam và xe đạp sẽ giảm đi: v₁ – v₁’ = 5 – 4,9 = 0,1 m/s và xe vẫn tiếp tục chuyển động theo chiều cũ.