Bài 2. Động lượng và năng lượng trong va chạm trang 100, 101, 102, 103, 104 Vật Lí 10 Cánh diều
Va chạm giữa các vật là hiện tượng thường gặp. Lực gây ra do va chạm có thể rất nhỏ như khi các phân tử không khí va chạm lên da chúng ta, nhưng có thể rất lớn như khi các thiên thạch va chạm với nhau ngoài vũ trụ. Thảo luận, xây dựng phương án thực hành để xác định động lượng, năng lượng của hai xe trước và sau va chạm. : Từ kết quả thí nghiệm của mình, bạn hãy tính động lượng của các xe trước và sau va chạm. So sánh độ thay đổi động lượng của xe 1 và xe 2.
Câu hỏi tr 100 CH 1
Va chạm giữa các vật là hiện tượng thường gặp. Lực gây ra do va chạm có thể rất nhỏ như khi các phân tử không khí va chạm lên da chúng ta, nhưng có thể rất lớn như khi các thiên thạch va chạm với nhau ngoài vũ trụ. Ta đã biết rằng động lượng và năng lượng của hệ kín luôn được bảo toàn, tuy nhiên động lượng và năng lượng của từng vật trong va chạm thì có thể thay đổi. Vậy khi các vật va chạm với nhau, động lượng và năng lượng của chúng thay đổi như thế nào?
Phương pháp giải:
Thực hiện thí nghiệm
Lời giải chi tiết:
Khi các vật va chạm với nhau, động lượng và năng lượng của các vật không thay đổi.
Câu hỏi tr 100 CH 2
Thảo luận, xây dựng phương án thực hành để xác định động lượng, năng lượng của hai xe trước và sau va chạm. Vì sao lại chọn cho các xe đó chuyển động trên giá đỡ nằm ngang?
Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học
Lời giải chi tiết:
Phương án thực hành:
+ Đặt hai xe có khối lượng bằng nhau trên giá đỡ nằm ngang.
+ Cho hai xe va chạm vào nhau. Sau va chạm hai xe chuyển động rời xa nhau
+ Đọc và ghi kết quả của từng xe trước và sau va chạm. Từ đó tính và đánh giá động lượng, năng lượng của hai xe trước và sau va chạm.
Chọn các xe chuyển động trên giá đỡ nằm ngang vì khi các xe chuyển động trên giá đỡ nằm ngang thì thế năng của các xe không thay đổi, vì vậy ta chỉ cần xác định tốc độ của các vật trước và sau khi va chạm.
Câu hỏi tr 101 CH 1
Từ kết quả thí nghiệm của mình, bạn hãy tính động lượng của các xe trước và sau va chạm. So sánh độ thay đổi động lượng của xe 1 và xe 2.
Phương pháp giải:
Biểu thức tính động lượng: p = m.v
Trong đó:
+ p: động lượng (kg.m/s)
+ m: khối lượng của vật (kg)
+ v: vận tốc của vật (m/s)
Lời giải chi tiết:
Khối lượng của hai xe là như nhau và đều có độ lớn là m = 0,245 (kg)
Động lượng của xe 1 trước va chạm: p 1 = 0,444.m
Động lượng của xe 1 sau va chạm: p’ 1 = 0,316.m
=> Độ thay đổi động lượng của xe 1 là: \(\Delta {p_1} = \left| {p_1' - {p_1}} \right| = 0,444m - 0,316m \approx 0,03(kg.m/s)\)
Động lượng của xe 2 trước va chạm: p 2 = 0,316.m
Động lượng của xe 2 sau va chạm: p’ 2 = 0,438.m
=> Độ thay đổi động lượng của xe 2 là: \(\Delta {p_2} = \left| {p_2' - {p_2}} \right| = 0,438m - 0,316m \approx 0,03(kg.m/s)\)
=> Độ thay đổi động lượng của xe 1 và xe 2 bằng nhau.
Câu hỏi tr 101 CH 2
Từ kết quả thí nghiệm ở bảng 2.1, vận tốc của xe 1 là +0,444 m/s. Điền dấu đại số của vận tốc, động lượng từng xe vào bảng 2.2.
Phương pháp giải:
Biểu thức tính động lượng: p = m.v
Dấu của động lượng phụ thuộc vào dấu của v
Lời giải chi tiết:
|
Trước va chạm |
Sau va chạm |
|
|
Vận tốc xe 1 (m/s) |
+ |
- |
|
Vận tốc xe 2 (m/s) |
- |
+ |
|
Động lượng xe 1 (kg.m/s) |
+ |
- |
|
Động lượng xe 2 (kg.m/s) |
- |
+ |
Câu hỏi tr 102
Từ kết quả thí nghiệm của mình, bạn hãy tính động ănng của từng xe đo trước và sau va chạm. So sánh tổng động năng của hai xe trước và sau va chạm
Phương pháp giải:
Động năng của vật là: \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\)
Lời giải chi tiết:
Động năng của xe 1 trước va chạm là: 0,5.0,245.0,444 2 = 0,024 (J)
Động năng của xe 1 sau va chạm là: 0,5.0,245.0,316 2 = 0,012 (J)
Động năng của xe 2 trước va chạm là: 0,5.0,245.0,318 2 =0,012 (J)
Động năng của xe 2 sau va chạm là: 0,5.0,245.0,438 2 = 0,024 (J)
=> Tổng động năng của hai xe trước va chạm là: 0,024 + 0,012 = 0,036 (J)
Tổng động năng của hai xe sau va chạm là: 0,012 + 0,024 = 0,036
=> Tổng động năng của hai xe trước va chạm = tổng động năng của hai xe sau va chạm.
Câu hỏi tr 103 CH 1
Trong va chạm hoàn toàn mềm, hãy thảo luận và cho biết phần động năng bị giảm đã chuyển thành dạng năng lượng nào?
Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học
Lời giải chi tiết:
Trong va chạm hoàn toàn mềm, phần động năng bị giảm đã chuyển thành các dạng năng lượng khác như năng lượng nhiệt, năng lượng âm thanh, năng lượng do biến dạng ...
Câu hỏi tr 103 CH 2
Hãy thảo luận để tìm hiểu các hiện tượng thực tế sau:
1. Giải thích tại sao khi bắt bóng thì thủ môn phải co tay, cuộn người lại?
2. Hãy dựa vào các hiểu biết về động lượng và lực trong hiện tượng va chạm để giải thích tác dụng của túi khí ô tô giúp giảm chấn thương của người trong xe ô tô xảy ra va chạm?
3. Tại sao khi thả quả bóng xuống mặt sàn, khi nảy lên, bóng không thể lên tới độ cao ban đầu?
Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức thực tế
Lời giải chi tiết:
1. Khi bắt bóng thì thủ môn phải co tay, cuộn người lại để thời gian va chamh giữa bóng và tay người được kéo dài thêm, nhờ vậy làm giảm lực mà tay người tác dụng lên quả bóng. Cách này đỡ đau tay hơn và giúp người bắt bóng không bị tuột tay.
2. Tác dụng của túi khí: Khi xảy ra va chạm, túi khí trong các ô tô được thiết kế sẽ bung ra rất nhanh, ngay sau khi bung lại được tự động xả khí để đỡ được người ngồi trong xe. Nhờ túi khi đỡ, chuyển động phần đầu người sẽ có thêm thời gian giảm vận tốc, lực xuất hiện có giá trị nhỏ, giúp giảm chấn thương. Đồng thời, túi khí hấp thụ động năng của người, chuyển thành dạng năng lượng khác.
3. Khi thả quả bóng xuống mặt sàn, khi nảy lên, bóng không thể lên tới độ cao ban đầu vì trong quá trình chuyển hóa, cơ năng của quả bóng đã chuyển thành nhiệt năng. Cơ năng không được bảo toàn, vì vậy quả bóng không nảy lên được độ cao ban đầu.
Câu hỏi tr 104 CH 1
Tại sao nếu người lớn bế em bé ngồi ở ghế trước xe ô tô, khi xảy ra va chạm, em bé có thể bị chấn thương nghiêm trọng mặc dù người lớn đã cài dây đai an toàn và túi khí hoạt động bình thường
Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức thực tế
Lời giải chi tiết:
Nhờ có túi khí đỡ, chuyển động phần đầu người sẽ có thêm thời gian giảm vận tốc, lực xuất hiện có giá trị nhỏ, giúp giảm chấn thương. Tuy nhiên nếu người ngồi phía trước bế em bé thì thời gian giảm vận tốc sẽ không có, lực xuất hiện lớn và em bé lại là người ngồi trước người lớn nên em bé sẽ bị gặp chấn thương nặng nếu xảy ra va chạm.
Câu hỏi tr 104 CH 2
Bạn cần sử dụng một quả bóng nhỏ như quả bóng tennis đặt bên trên một quả bóng chuyền hơi và thả rơi hệ hai quả bóng từ một độ cao nhỏ, sau khi quả bóng chuyền va chạm với mặt đất, hãy quan sát và ghi nhận chiều cao đạt được của các quả bóng. Chú ý chỉ tiến hành tại nơi rộng rãi.
Dựa vào định luật bảo toàn động lượng và bảo toàn năng lượng, thảo luận để giải thích kết quả tại sao quả bóng nhỏ có thể đạt được độ cao khá lớn so với độ cao khi thả hai quả bóng.
Phương pháp giải:
Dựa vào định luật bảo toàn động lượng và bảo toàn năng lượng
Lời giải chi tiết:
Khi đặt quả bóng nhỏ lên quả bóng chuyền hơi, cho hệ hai quả bóng rơi xuống đất. Lúc quả bóng chuyền hơi rơi xuống đất, động năng của quả bóng chuyền hơi cực đại. Khi quả bóng chuyền hơi bật lên, lúc này quả bóng nhỏ vẫn đang trong trạng thái rơi xuống thì bất ngờ gặp quả bóng chuyền đi lên, sau khi xảy ra va chạm giữa hai quả bóng, quả bóng tennis được cung cấp một năng lượng từ quả bóng chuyền, dẫn đến quả bóng tennis có thể đạt được độ cao khá lớn.