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

---

Giải Vật Lí 10 Bài 1: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng

Haylamdo biên soạn và sưu tầm lời giải Luyện tập 2 trang 99 Vật Lí 10 trong Bài 1: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng. Mong rằng với lời giải chi tiết nhất sẽ giúp học sinh biết cách làm bài tập Vật Lí 10.

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:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của quả bóng trước khi đến va chạm với tường.

1. Tính độ thay đổi động lượng của quả bóng trong các lần va chạm khác nhau.

- Lần thứ nhất, quả bóng bị nảy ngược lại cùng tốc độ ngay trước khi va vào tường

Vận tốc lúc sau ngược với chiều dương đã chọn.

+ Động lượng trước va chạm: p₁ = mv

+ Động lượng sau va chạm: p₂ = -mv

+ Độ thay đổi động lượng trong trường hợp này:

$\Delta p=p_2-p_1=\left(-mv\right)-mv=-2mv$

$\Rightarrow$ Độ lớn độ thay đổi động lượng: $\Delta p=2mv$

- Lần thứ hai, quả bóng bay tới và bị dính vào tường nên coi như vận tốc sau va chạm bằng không.

+ Động lượng trước va chạm: p₁ = mv

+ Động lượng sau va chạm: p₂ = 0

+ Độ thay đổi động lượng trong trường hợp này:

$\Delta p=p_2-p_1=0-mv=-mv$

$\Rightarrow$ Độ lớn độ thay đổi động lượng: $\Delta p=mv$

Vậy trong lần thứ nhất độ thay đổi động lượng lớn hơn.

2.

Ta có, lực trung bình quả bóng tác dụng lên tường được tính theo công thức:

$F=\frac{\Delta p}{\Delta t}$

mà khoảng thời gian biến đổi động lượng của quả bóng khi va vào tường trong hai lần là bằng nhau, nên lực trung bình quả bóng tác dụng lên tường tăng tỉ lệ thuận với độ thay đổi động lượng.

$\Rightarrow$ Lực trung bình quả bóng tác dụng lên tường ở lần thứ 1 lớn hơn lần thứ 2 do trong lần va chạm thứ nhất độ thay đổi động lượng lớn hơn.

3. Động lượng của quả bóng có bảo toàn trong quá trình va chạm, vì thời gian va chạm giữa bóng và tường được coi là rất ngắn nên hệ (bóng + tường) được coi gần như là hệ kín.