Một quả bóng bay theo phương ngang tới va vào tường thẳng đứng với cùng vận tốc ở hai lần

Giải Vật lí 10 Cánh diều Bài 1: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng

Luyện tập 2 trang 99 Vật lí 10:

Một quả bóng bay theo phương ngang tới va vào tường thẳng đứng với cùng vận tốc ở hai lần khác nhau. Lần thứ nhất, quả bóng bị nảy ngược lại cùng tốc độ ngay trước khi va vào tường. Lần thứ hai, quả bóng bay tới và bị dính vào tường.

1. Trong lần nào quả bóng có độ thay đổi động lượng lớn hơn?

2. Giả sử khoảng thời gian biến đổi động lượng của quả bóng khi va vào tường trong hai lần là bằng nhau, lần nào lực trung bình quả bóng tác dụng lên tường lớn hơn?

3. Động lượng của quả bóng có bảo toàn trong quá trình bóng va vào tường hay không? Giải thích.

Lời giải:

1. Chọn chiều dương là chiều vận tốc quả bóng lúc bật từ tường ra.

Độ biến thiên động lượng của quả bóng khi bị nảy ngược lại với cùng tốc độ là:

$\Delta \overrightarrow{p}=\overrightarrow{p_s}-\overrightarrow{p_{tr}}=m.\overrightarrow{v}-m.\left(-\overrightarrow{v}\right)=2m\overrightarrow{v}$ 

Độ biến thiên động lượng của quả bóng khi bóng đến tường và bị dính lại là

$\Delta \overrightarrow{p\text{'}}=0-\overrightarrow{p_{tr}}=m\overrightarrow{v}$ 

Vậy độ biến thiên động lượng của quả bóng khi bị nảy ngược lại cùng tốc độ lớn hơn trường hợp bóng đến tường và bị dính lại.

2. Thời gian biến đổi động lượng của quả bóng khi va vào tường trong hai lần là bằng nhau;

- Lần thứ nhất lực trung bình quả bóng tác dụng lên tường là $\overrightarrow{F_1}=\frac{2m\overrightarrow{v}}{\Delta t}$ 

- Lần thứ hai lực trung bình quả bóng tác dụng lên tường là $\overrightarrow{F_2}=\frac{m\overrightarrow{v}}{\Delta t}$ 

Vậy lực trung bình quả bóng tác dụng lên tường trong lần thứ nhất lớn hơn lực trung bình quả bóng tác dụng lên tường trong lần thứ hai.

3. Dễ thấy động lượng của quả bóng trước và sau va chạm với tường khác nhau. Như vậy động lượng của quả bóng không bảo toàn.