Một người khối lượng 50 kg đứng ở phía đuôi của một chiếc thuyền khối lượng 450 kg

Giải SBT Vật lí 10 Bài 23: Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng

Bài 23.8 trang SBT Vật Lí 10: Một người khối lượng 50 kg đứng ở phía đuôi của một chiếc thuyền khối lượng 450 kg đang đỗ trên mặt hồ phẳng lặng. Người này bắt đầu đi về phía đầu thuyền. Xác định vận tốc chuyển động của thuyền trong hai trường hợp :

a) vận tốc của người đối với mặt hồ là 0,5 m/s.

b) vận tốc của người đối với thuyền là 0,5 m/s.

Lời giải:

Chọn chiều chuyển động của người là chiều dương. Hệ vật gồm thuyền và người. Do không có ma sát và tổng các ngoại lực tác dụng lên hệ vật (trọng lực và phản lực pháp tuyến) cân bằng nhau theo phương đứng, nên tổng động lượng của hệ vật theo phương ngang được bảo toàn.

Lúc đầu, hệ vật đứng yên đối với mặt hồ phẳng lặng (V₀ = 0), nên tổng động lượng của nó có trị đại số bằng:

p₀ = (M + m)V₀ = 0.

a. Khi người chạy với vận tốc v = 0,5 m/s đối với mặt hồ, thì tổng động lượng của hệ vật có trị đại số bằng:

p = M.v + m.v.

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

p = p₀ => MV + mv = 0

suy ra vận tốc của thuyền:

$V=-\frac{mv}{M}=-\frac{50.0,5}{450}\approx -0,056(m/s)$

Dấu trừ chứng tỏ vận tốc của thuyền ngược hướng với vận tốc của người

b. Khi người chạy với vận tốc v = 0,5 m/s đối với thuyền, thì tổng động lượng của hệ vật bằng:

p = MV + m(v + V).

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng :

p = p₀ ⇒ MV + m(v + V) = 0

Suy ra vận tốc của thuyền:

$V=-\frac{mv}{M+m}=-\frac{50.0,5}{450+50}=-0,05(m/s)$

Dấu trừ chứng tỏ vận tốc của thuyền ngược hướng với vận tốc của người.

Xem thêm lời giải sách bài tập Vật lí lớp 10 hay, chi tiết khác:

Bài 23.1 trang 55 SBT Vật Lí 10: Một vật khối lượng 1 kg rơi tự do với gia tốc 9,8 m/s² từ trên cao xuống ...

Bài 23.2 trang 55 SBT Vật Lí 10: Một chiếc xe khối lượng 10 kg đang đỗ trên mặt sàn phẳng nhẵn...

Bài 23.3 trang 55 SBT Vật Lí 10: Hai vật m₁ = 400g, m₂ = 300g chuyển động với cùng vận tốc 10 m/s ...

Bài 23.4 trang 55 SBT Vật Lí 10: Một viên bi thuỷ tinh khối lượng 5 g chuyển động trên một máng thẳng ngang với vận tốc 2 m/s...

Bài 23.5 trang 55 SBT Vật Lí 10: Một đầu đạn khối lượng 10g được bắn ra khỏi nòng của một khẩu súng khối lượng 5kg...

Bài 23.6 trang 56 SBT Vật Lí 10: Từ độ cao 20 m, một viên bi khối lượng 10 g rơi tự do với gia tốc 10 m/s² ...

Bài 23.7 trang 56 SBT Vật Lí 10: Hai viên bi có khối lượng 2g và 3g, chuyển động trên mặt phẳng ngang không ma sát ...

Bài 23.9 trang 56 SBT Vật Lí 10: Một xe nhỏ chở cát khối lượng 98 kg đang chạy với vận tốc 1 m/s ...

Bài 23.10 trang 56 SBT Vật Lí 10: Một quả lựu đạn, đang bay theo phương ngang với vận tốc 10 m/s...

Bài 23.11 trang 56 SBT Vật Lí 10: Một quả cầu khối lượng 2 kg chuyển động với vận tốc 3 m/s, tới va chạm vào quả cầu ...

Bài 23.12* trang 57 SBT Vật Lí 10: Một tên lửa mang nhiên liệu có khối lượng tổng cộng là 10000 kg. Khi đang bay theo phương ngang ...

Bài 23.13* trang 57 SBT Vật Lí 10: Có một bệ pháo khối lượng 10 tấn có thể chuyển động trên đường ray nằm ngang không ma sát...