Trong không trung, một con chim đại bàng nặng 1,8 kg bay đến bắt một con chim bồ câu nặng 0,65 kg đang bay cùng chiều với tốc độ 7 m/s. Biết tốc độ của chim đại bàng ngay trước khi bắt được bồ câu là 18 m/s (Hình 19P.1). Hãy tính tốc độ của chúng ngay sau khi đại bàng bắt được bồ câu.
Định luật bảo toàn động lượng:
\(\sum {\overrightarrow {{p_{tr}}} = \sum {{{\overrightarrow p }_s}} } \)
Gọi:
+ Khối lượng, vận tốc trước và sau va chạm của chim đại bàng lần lượt là m1 , v1 , v’1
+ Khối lượng, vận tốc trước và sau va chạm của chim bồ câu lần lượt là m2 , v2 , v’2
Do va chạm của chim đại bàng và chim bồ câu là va chạm mềm nên ta có v’1 = v’2 = v’
Ta có: m1 = 1,8 kg; m2 = 0,65 kg; v1 = 18 m/s; v2 = 7 m/s
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của chim đại bàng.
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, ta có:
\(\begin{array}{l}\sum {\overrightarrow {{p_{tr}}} = \sum {{{\overrightarrow p }_s}} } \\ \Leftrightarrow {m_1}.\overrightarrow {{v_1}} + {m_2}.\overrightarrow {{v_2}} = ({m_1} + {m_2}).\overrightarrow {v'} \end{array}\)
Chiếu lên chiều dương, ta có:
\(\begin{array}{l}{m_1}.{v_1} + {m_2}.{v_2} = ({m_1} + {m_2}).v'\\ \Rightarrow v' = \frac{{{m_1}.{v_1} + {m_2}.{v_2}}}{{{m_1} + {m_2}}} = \frac{{1,8.18 + 0,65.7}}{{1,8 + 0,65}} \approx 15,08(m/s)\end{array}\)
Vậy tốc độ của chúng ngay sau khi chim đại bàng bắt được bồ câu là 15,08 m/s.
Các bài tập cùng chuyên đề
Có hai xe chuyển động va chạm vào nhau thì động lượng các xe thay đổi. Em hãy nêu các trường hợp có thể xảy ra và dự đoán sau va chạm hai xe chuyển động như thế nào. Làm thế nào xác định được động lượng của hai xe trước và sau va chạm bằng dụng cụ thí nghiệm, từ đó kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng?
Đẩy cho hai xe chuyển động va chạm vào nha trên đệm khí và thảo luận:
1. Khi hai xe chuyển động trên đệm khí nằm ngang, hệ hai xe chuyển động có phải là hệ kín không? Vì sao?
2. Để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm cần đo các đại lượng nào?
3. Hãy thử các trường hợp mà em đã dự đoán và suy nghĩ làm thế nào đo được các đại lượng để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm.
4. Thiết kế phương án thí nghiệm để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm tương ứng với các trường hợp va chạm có thể xảy ra?
Nhận xét và đánh giá kết quả thí nghiệm.
1. Từ Bảng 30.1 và Bảng 30.2, hãy so sánh các kết quả xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm trong hai thí nghiệm.
2. Em có thể đề xuất phương án thí nghiệm khác để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm.
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?
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?
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.
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.
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
Trong va chạm hoàn toàn mềm, hãy thảo luận và cho biết phần động năng bị giảm đã chuyển thành dạng năng lượng nào?
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?
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
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.
Một quả cầu khối lượng 2 kg, chuyển động với tốc độ 3,0 m/s, đập vuông góc vào tường và bị bật ngược trở lại với cùng tốc độ. So sánh động lượng và động ănn của quả cầu trước và sau va chạm.
Một quả bóng bida khối lượng 0,35 kg va chạm vuông góc vào mặt bên của mặt bida và bật ra cũng vuông góc. Tốc độ của nó trước khi va chạm là 2,8 m/s và tốc độ sau khi va chạm là 2,5 m/s. Tính độ thay đổi động lượng của quả bida.
Chứng minh công thức \(\overrightarrow F = \frac{{\Delta \overrightarrow p }}{{\Delta t}}\) (19.1).
Đưa ra phương án kéo một tờ giấy ra khỏi cốc nước (Hình 19.2) sao cho cốc nước không đổ. Giải thích và làm thí nghiệm kiểm chứng.
Một trong những giải pháp khi cứu hộ người dân trong những vụ tai nạn hỏa hoạn ở nhà cao tầng là sử dụng đệm hơi. Đệm hơi được đặt ở vị trí thích hợp để người bị nạn có thể nhảy xuống an toàn (Hình 19.3). Thảo luận để trình bày vai trò của đệm hơi.
Quan sát Hình 19.4 mô tả về hai trường hợp va chạm và nhận xét những tính chất của va chạm:
a) Va chạm giữa hai viên bi da.
b) Va chạm giữa viên đạn và khối gỗ (viên đạn bị mắc lại trong khối gỗ sau khi va chạm).
Lập luận để chứng tỏ tổng động lượng của hệ hai vật va chạm với nhau được bảo toàn.
Đề xuất phương án xác định tốc độ của hai xe ngay trước và sau va chạm với dụng cụ được gợi ý trong bài.
Khi xác định tốc độ của hai xe ngay trước và sau va chạm, em cần lưu ý gì đến dấu của vận tốc?
Dựa vào bảng số liệu ghi nhận được, tính toán động lượng của hai xe trước và sau va chạm.
Đánh giá sự thay đổi động lượng của từng xe và cả hệ trước và sau va chạm.
Dựa vào kết quả đo vận tốc từ hai thí nghiệm trên, tiến hành tính toán và lập bảng số liệu về động năng của hai xe trước và sau va chạm (như gợi ý ở Bảng 19.2) cho cả hai loại va chạm.
Đánh giá sự thay đổi năng lượng (thông qua động năng) của hệ trong hai va chạm đang xét.
Hãy kéo quả nặng đầu tiên của hệ con lắc Newton (Hình 19.5) lệch một góc nhỏ và thả ra. Quan sát, mô tả và giải thích hiện tượng.
Ngoài việc bảo vệ cho đối phương, việc mang găng tay có bảo vệ gì cho bản thân võ sĩ hay không?
Phân tích ứng dụng kiến thức động lượng trong việc thiết kế đai an toàn và túi khí trong ô tô.
Quan sát Hình 19.10, dựa vào kiến thức động lượng để:
a) Giải thích tại sao một chú chim nhỏ lại có thể gây ra sự cố lớn cho máy bay như vết lõm ở Hình 19.10a trong sự cố ngày 30/9/2015 gần sân bay Nội Bài, Hà Nội.
b) Phân tích định tính cơ chế chuyển động của tên lửa (Hình 19.10b).
c) Giải thích tại sao bãi cát giúp giảm chấn thương cho vận động viên khi tiếp đất (19.10c).
Giả sử trong nhà em có em bé nhỏ, hãy đề xuất phương án xử lí nền nhà để hạn chế đến mức tối thiểu chấn thương khi em bé ngã. Giải thích tại sao chọn phương án đó.
