Một xe tăng, khối lượng tổng cộng M = 10 tấn trên xe có gắn súng nòng súng hợp một góc $\alpha ={60}^o$ theo phương ngang hướng lên trên. Khi súng bắn một viên đạn có khối lượng m = 5kg hướng dọc theo nòng súng thì xe giật lùi theo phương ngang với vận tốc 0,02 m/s biết ban đầu xe đứng yên, bỏ qua ma sát. Tốc độ của viên đạn lúc rời nòng súng bằng

Đáp án đúng: C

* Lời giải:

Chọn hệ trục Ox như hình vẽ

Phương trình bảo toàn véc tơ động lượng cho hệ theo Ox

Vì trước khi bắn hệ đứng yên

Chiếu phương trình (*) lên Ox ta được: 0 = -p’₁ + p’₂.cos60^o

Thay số ta được:

* Phương pháp giải:

Xác định hệ quy chiếu: Chọn trục Ox như trong hình vẽ để phân tích chuyển động

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

- Trước khi bắn, hệ đứng yên nên tổng động lượng ban đầu bằng 0

- Sau khi bắn, tổng động lượng của các vật phải bằng nhau về độ lớn nhưng ngược hướng

Chiếu phương trình lên trục Ox:

- Viết phương trình bảo toàn động lượng theo phương Ox

- Thay giá trị khối lượng và vận tốc vào phương trình

Giải phương trình và kết luận: Tính toán để tìm vận tốc $v_2$​ của vật theo yêu cầu bài toán

* Lý thuyết nắm thêm:

I. Động lượng.

- Đại lượng bằng tích của vận tốc và khối lượng đặc trưng cho lượng chuyển động của vật trong tương tác, đại lượng này được gọi là động lượng.

Động lượng = khối lượng × vận tốc

$\stackrel{\rightharpoonup }{p}=m.\stackrel{\rightharpoonup }{v}$

- Hướng của động lượng theo hướng của vận tốc.

- Động lượng là đại lượng vectơ, cùng hướng với vận tốc. Đơn vị của động lượng là kg.m/s

II. Định luật bảo toàn động lượng.

1. Động lượng và định luật II Newton.

- Gia tốc chính là tốc độ thay đổi vận tốc. Định luật II Newton được phát biểu qua động lượng như sau:

- Hợp lực tác dụng lên một vật bằng tốc độ thay đổi động lượng của nó.

- Hợp lực $\stackrel{\rightharpoonup }{F}$ được xác định $\stackrel{\rightharpoonup }{F}=\frac{∆\stackrel{\rightharpoonup }{p}}{∆t}$

Với $∆\stackrel{\rightharpoonup }{p}$ là độ thay đổi động lượng trong thời gian $∆t$ 

Hướng của độ thay đổi động lượng.

2. Định luật bảo toàn động lượng

- Nếu không có ngoại lực nào tác dụng lên hệ thì tổng động lượng của hệ không đổi, tức là được bảo toàn.

$p_1+p_2=$không đổi

- Hệ vật chỉ có những lực của các vật trong hệ tác dụng lẫn nhau, không có tác dụng của những lực từ bên ngoài hệ hoặc nếu có thì các lực này triệt tiêu lẫn nhau được gọi là hệ kín.

Ví dụ: pháo hoa nổ cũng được coi là một hệ kín

3. Thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng.

- Sử dụng hai xe kĩ thuật số có khối lượng bằng nhau, đặt trên giá đỡ nằm ngang.

- Cho xe 1 chuyển động va chạm vào xe 2 đang nằm yên, sau va chạm hai xe dính vào nhau.

- Đọc, ghi tốc độ của từng xe trước và sau va chạm. Tính toán động lượng của hệ hai xe trước và sau va chạm.

Bộ dụng cụ thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng

- Kết luận: Động lượng của hệ hai xe được bảo toàn. Định luật bảo toàn động lượng được nghiệm đúng.

III. Vận dụng định luật bảo toàn động lượng

- Một quả pháo được bắn thẳng đứng lên cao và phát nổ đúng khi tới điểm cao nhất (quả pháo dừng lại). Các mảnh pháo hoa bay theo các hướng khác nhau. Mỗi mảnh nhỏ đều có động lượng, luôn có mảnh khác tương ứng chuyển động theo hướng ngược lại.

- Một tên lửa chuyển động bằng việc phóng ra một phần khối lượng của chính nó (nhiên liệu mà tên lửa mang theo bị đốt cháy) theo hướng ngược với hướng chuyển động dự kiến của tên lửa.

Xem thêm các bài viết liên quan hay, chi tiết:

Lý thuyết Động lượng và định luật bảo toàn động lượng – Vật lí 10 Cánh diều

Trắc nghiệm Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng có đáp án (Vận dụng cao)