Bài 19: Các loại va chạm

- Trong quá trình va chạm động lượng và động năng của hệ có được bảo toàn.

- Ngoài ra, những kiến thức về động lượng có thể được vận dụng trong thực tiễn như:

+ Hệ thống túi khí và đai an toàn trong ô tô giúp người ngồi trong xe hạn chế tối đa chấn thương khi xảy ra va chạm giao thông.

+ Vận động viên nhảy xa nhún chân, chùng đầu gối khi tiếp đất mục đích để tăng thời gian va chạm, giảm lực tác dụng.

+ Chế tạo hệ thống động cơ chuyển động bằng phản lực.

…

Xét một vật có khối lượng m không đổi trong suốt quá trình chuyển động. Khi vật chịu tác dụng bởi một lực không đổi \(\overrightarrow F \) thì gia tốc của vật là \(\overrightarrow a \)

Theo định luật II Newton, ta có:

\(\overrightarrow F  = m.\overrightarrow a  = m.\frac{{\Delta \overrightarrow v }}{{\Delta t}} = \frac{{\Delta \overrightarrow p }}{{\Delta t}}\)

=> đpcm

Để cốc nước không bị đổ thì vận tốc của tờ giấy phải đủ lớn và di chuyển ra khỏi càng nước càng nhanh, ít tác động đến cốc nước. Vì vậy cần phải tác động lên tờ giấy một lực thật mạnh

=> Phương án: Giật tờ giấy thật nhanh và dứt khoát, tay kéo tờ giấy xuống phía dưới và giật mạnh.

Học sinh tự làm thí nghiệm để kiểm chứng.

Vai trò của đệm hơi:

- Đệm hấp thụ hoàn toàn động năng từ người tiếp đệm và không bị bật trở lại

- Đệm được lắp đặt nhanh chóng, dễ dàng bằng khí thổi liên tục, gọn gàng và thuận tiện khi vận chuyển.

a) Một viên bi da đang đứng yên, một viên khác đi tới và va chạm vào viên dang đứng yên, sau va chạm, hai viên chuyển động theo hai hướng khác nhau và khác với hướng ban đầu của viên bi da di chuyển.

=> Va chạm của hai viên bi da là va chạm đàn hồi (sau va chạm, vật lấy lại hình dạng ban đầu và tiếp tục chuyển động tách rời nhau).

b) Ban đầu miếng gỗ đang đứng yên, viên đạn bay tới, mắc vào miếng gỗ, sau va chạm hai vật chuyển động theo hướng ban đầu của viên đạn

=> Va chạm của viên đạn vào miếng gỗ là va chạm mềm (sau va chạm, hai vật dính vào nhau và chuyển động theo chiều ban đầu).

Xét hệ hai vật va chạm với nhau chuyển động trên mặt phẳng ngang nhẵn. Do không có ma sát nên các ngoại lực tác dụng gồm có các trọng lực và các phản lực pháp tuyến, chúng cân bằng nhau, khi đó hợp lực các ngoại lực tác dụng lên hệ bằng 0. Vậy hệ hai vật va chạm với nhau là một hệ cô lập khi đó tổng động lượng của hệ vật được bảo toàn.

- Các bước xác định tốc độ của vật trước và sau va chạm

+ Bước 1: Gắn lò xo vào đầu của xe 1. Gắn 2 tấm chắn cổng quang điện lên mỗi xe.

+ Bước 2: Đo tổng khối lượng của xe 1 và xe 2 sau khi đã gắn lò xo và tấm chắn cổng quang điện

+ Bước 3: Giữ xe 2 đứng yên, đẩy cho xe 1 chuyển động đến va chạm với xe 2.

+ Bước 4: Đo thời gian hai xe đã đi qua cổng quang điện trước và sau va chạm

Chú ý: Tốc độ = Quãng đường / Thời gian.

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật 1

Đối với va chạm đàn hồi, khi vật bật ngược trở lại thì vận tốc âm

Đối với va chạm mềm thì vận tốc của hệ vật mang dấu dương.

Động lượng trước va chạm: \(\overline p  = \frac{{{p_1} + {p_2} + {p_3}}}{3} = \frac{{0,250 + 0,261 + 0,250}}{3} \approx 0,254(kg.m/s)\)

Động lượng của vật sau va chạm: \(\overline {{p'}}  = \frac{{p_1' + p_2' + p_3'}}{3} = \frac{{0,240 + 0,248 + 0,242}}{3} \approx 0,243(kg.m/s)\)

- Lần đo 1:

+ \(\Delta {p_1} = \left| {{m_1}.({v_1} - v_1')} \right| = \left| {0,46.(0,543 - 0,098)} \right| = 0,2047(kg.m/s)\)

+\(\Delta {p_2} = \left| {{m_2}.({v_2} - v_2')} \right| = {m_2}.v_2' = 0,776.0,368 = 0,2856(kg.m/s)\)

- Lần đo 2:

+ \(\Delta {p_1} = \left| {{m_1}.({v_1} - v_1')} \right| = \left| {0,46.(0,568 - 0,099)} \right| = 0,2157(kg.m/s)\)

+ \(\Delta {p_2} = \left| {{m_2}.({v_2} - v_2')} \right| = {m_2}.v_2' = 0,776.0,379 = 0,2941(kg.m/s)\)

- Lần đo 3:

+ \(\Delta {p_1} = \left| {{m_1}.({v_1} - v_1')} \right| = \left| {0,46.(0,543 - 0,094)} \right| = 0,2065(kg.m/s)\)

+ \(\Delta {p_2} = \left| {{m_2}.({v_2} - v_2')} \right| = {m_2}.v_2' = 0,776.0,368 = 0,2856(kg.m/s)\)

=> Sau cả ba lần đo, sự thay đổi động lượng gần như nhau.