Một viên đạn nặng 6 g được bắn ra khỏi nòng của một khẩu súng trường 4 kg

Giải Vật lí 10 Chân trời sáng tạo Bài 18: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng

Bài tập 3 trang 119 Vật lí 10:

Một viên đạn nặng 6 g được bắn ra khỏi nòng của một khẩu súng trường 4 kg với tốc độ 320 m/s.

a) Tìm tốc độ giật lùi của súng.

b) Nếu một người nặng 75 kg tì khẩu súng vào vai và ngắm bắn thì tốc độ giật lùi của người là bao nhiêu?

Lời giải:

a) Gọi vận tốc trước và sau của khẩu súng lần lượt là v₁ và v₁'.

Vận tốc của viên đạn trước và sau lần lượt là v₂ và v₂'.

Khối lượng của khẩu súng M = 4 kg; khối lượng của viên đạn là m = 6 g = 0,006 kg.

Ban đầu viên đạn và khẩu súng đứng yên nên v₁ = v₂ = 0.

Sau khi viên đạn được bắn thì v₂' = 320 m/s

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của viên đạn. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có:

$$\begin{gathered} \sum p_{tr}=\sum p_s \\ \iff M.\overrightarrow{v_1}+m.\overrightarrow{v_2}=M.\overrightarrow{{v_1}^{\text{'}}}+m.\overrightarrow{{v_2}^{\text{'}}} \\ \iff M.\overrightarrow{{v_1}^{\text{'}}}+m.\overrightarrow{{v_2}^{\text{'}}}=0 \end{gathered}$$

Chiếu lên chiều dương, ta có:

$$\begin{gathered} M.{v_1}^{\text{'}}+m.{v_2}^{\text{'}}=0 \\ \Rightarrow {v_1}^{\text{'}}=-\frac{m}{M}.{v_2}^{\text{'}} \\ =-\frac{0,006}{4}.320=-0,48\text{ m/s} \end{gathered}$$

Vậy tốc độ giật lùi của súng là 0,48 m/s.

b) Tốc độ giật lùi của người và súng như nhau, coi người và súng là một hệ.

Gọi vận tốc trước và sau của hệ người và khẩu súng lần lượt là v₁ và v₁'.

Vận tốc của viên đạn trước và sau lần lượt là v₂ và v₂'.

Khối lượng của người và khẩu súng là: M = 4 + 75 = 79 kg.

Khối lượng của viên đạn là m = 6 g = 0,006 kg.

Ban đầu viên đạn, người và khẩu súng đứng yên nên v₁ = v₂ = 0.

Sau khi viên đạn được bắn thì  v₂' = 320 m/s.

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của viên đạn. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có:

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có:

$$\begin{gathered} \sum p_{tr}=\sum p_s \\ \iff M.\overrightarrow{v_1}+m.\overrightarrow{v_2}=M.\overrightarrow{{v_1}^{\text{'}}}+m.\overrightarrow{{v_2}^{\text{'}}} \\ \iff M.\overrightarrow{{v_1}^{\text{'}}}+m.\overrightarrow{{v_2}^{\text{'}}}=0 \end{gathered}$$

Chiếu lên chiều dương, ta có:

$$\begin{gathered} M.{v_1}^{\text{'}}+m.{v_2}^{\text{'}}=0 \\ \Rightarrow {v_1}^{\text{'}}=-\frac{m}{M}.{v_2}^{\text{'}} \\ =-\frac{0,006}{79}.320=-0,024\text{ m/s} \end{gathered}$$

Vậy tốc độ giật lùi của súng là 0,024 m/s.

Xem thêm các bài giải sách giáo khoa Vật lí 10 bộ sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Mở đầu trang 114 Vật lí 10: Trong thực tế, có rất nhiều quá trình tương tác giữa các hệ vật mà ta không biết rõ lực tương tác, do đó không thể sử dụng trực tiếp định luật II Newton để khảo sát

Câu hỏi 1 trang 114 Vật lí 10: Từ thí nghiệm trong Hình 18.2: Dự đoán độ dịch chuyển của khúc gỗ trong các trường hợp và cho biết độ dịch chuyển đó phụ thuộc vào những yếu tố nào của viên bi.

Câu hỏi 2 trang 115 Vật lí 10: Cho ví dụ để giải thích tại sao động lượng của một vật lại phụ thuộc vào hệ quy chiếu.

Luyện tập trang 115 Vật lí 10: Trong một trận bóng đá, cầu thủ A có khối lượng 78 kg chạy dẫn bóng với tốc độ 8,5 m/s.

Câu hỏi 3 trang 116 Vật lí 10: Trên thực tế có tồn tại hệ kín lí tưởng không? Giải thích.

Câu hỏi 4 trang 116 Vật lí 10: Lập luận để giải thích tại sao hệ hai xe trượt trong thí nghiệm khảo sát định luật bảo toàn động lượng được xem gần đúng là hệ kín.

Câu hỏi 5 trang 116 Vật lí 10: Nêu những lưu ý trong khi bố trí dụng cụ như Hình 18.5 để hạn chế sai số của thí nghiệm.

Câu hỏi 6 trang 116 Vật lí 10: Nếu chỉ có 1 đồng hồ đo thời gian hiện số thì các em cần thiết lập chế độ đo thời gian như thế nào?

Câu hỏi 7 trang 117 Vật lí 10: Giải thích tại sao chúng ta có thể xác định được vận tốc tức thời của xe dựa vào thời gian xe đi qua cổng quang điện (Hình 18.5).

Câu hỏi 8 trang 117 Vật lí 10: Từ kết quả thí nghiệm, hãy tính độ chênh lệch tương đối động lượng của hệ trước và sau va chạm

Vận dụng trang 119 Vật lí 10: Em hãy vận dụng định luật bảo toàn động lượng để chế tạo một số đồ chơi khoa học.

Bài tập 1 trang 119 Vật lí 10: Hãy tính độ lớn động lượng của một số hệ sau Một electron khối lượng 9,1.10^-31 kg chuyển động với tốc độ 2,2.10⁶ m/s.

Bài tập 2 trang 119 Vật lí 10: Một quả bóng tennis khối lượng 60 g chuyển động với tốc độ 28 m/s đến đập vào một bức tường và phản xạ lại với cùng một góc 45^o

Bài tập 3 trang 119 Vật lí 10: Một viên đạn nặng 6 g được bắn ra khỏi nòng của một khẩu súng trường 4 kg với tốc độ 320 m/s.

Xem thêm lời giải bài tập Vật Lí lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 13: Tổng hợp lực – Phân tích lực

Bài 14: Moment. Điều kiện cân bằng của vật

Bài 15: Năng lượng và công

Bài 16: Công suất – Hiệu suất

Bài 17: Động năng và thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng