Một viên đạn khối lượng m = 10g bay theo phương ngang với vận tốc v = 40m/s đến va chạm đàn hồi xuyên tâm vào một quả cầu khối lượng M = 190g được treo bằng một sợi dây nhẹ, mềm và không dãn dài . Kết quả là làm cho sợi dây bị lệch đi một góc lớn nhất \({\alpha _0}\)= 60° so với phương thẳng đứng. Giá trị của l bằng:
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sai-Chọn mốc thế năng hấp dẫn là vị trí va chạm
- Xét thời điểm ngay khi va chạm đàn hồi giữa m và M là hệ kín
- Áp dụmg định luật bảo toàn động lượng và cơ năng cho hệ ta có:
\(\begin{array}{l} \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}} {mv + MV = m{v^\prime } + M{V^\prime }}\\ {\frac{1}{2}m{v^2} + \frac{1}{2}M{V^2} = \frac{1}{2}m{{\left( {{v^\prime }} \right)}^2} + \frac{1}{2}M{{\left( {{V^\prime }} \right)}^2}} \end{array}} \right.\\ \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}} {v_1^\prime = \frac{{(m - M)v + 2MV}}{{(m + M)}}}\\ {V'_{_2}= \frac{{(M - m)V + 2mv}}{{m + M}}} \end{array}} \right. \end{array}\)
Thay số ta được vận tốc của M ngay sau va chạm là:
\(V_2^\prime = \frac{{(M - m)V + 2mv}}{{m + M}} = \frac{{0 + 0,01.40}}{{0,01 + 0,19}} = 2{\rm{m}}/{\rm{s}}\)
Bảo toàn cơ năng cho con lắc M gắn dây, sau khi va chạm vật M chuyển động lên đến vị trí dây treo lệch
với phương thẳng đứng một góc lớn nhất ứng với thế năng lớn nhất động năng bằng không vậy ta có: \(\frac{1}{2}M{(2)^2} = M.10.\ell .\left( {1 - \cos {\alpha _0}} \right) \Rightarrow \ell = 0,4{\rm{m}}\)
Câu hỏi liên quan
-
Một vật chuyển động không vận tốc đầu xuống hố, thành hố nhẵn và thoải dần sang đáy hố nằm ngang. Biết chiều dài phần đáy l = 2 m, chiều sâu của hố là H = 5m, hệ số ma sát giữa vật và đáy hố là k = 0,3. Khoảng cách từ vị trí vật dừng lại tới điểm giữa của đáy hố gần nhất giá trị nào sau đây?
.PNG)
-
Một vật ném được thẳng đứng xuống đất từ độ cao 5 m. Khi chạm đất vật nảy trở lên với độ cao 7 m. Bỏ qua mất mát năng lượng khi va chạm đất và sức cản môi trường. Lấy g = 10 m/s2. Vận tốc ném ban đầu có giá trị bằng
-
Hai vật nặng cùng khối lượng m buộc vào hai đầu một thanh cứng nhẹ AB có chiều dài 3l = 1,5m. Thanh AB có thể quay quanh trục O nằm ngang cách B một khoảng OB = 2l. Lúc đầu AB ở vị trí thẳng đứng, đầu B ở trên, thả tay cho thanh chuyển động không vận tốc ban đầu, vận tốc của vật nặng gắn đầu B tại vị trí thấp nhất bằng
.PNG)
-
Một vật được ném lên theo phương thẳng đứng từ một điểm A cách mặt đất một khoảng 4m. Người ta quan sát thấy vật rơi chạm đất với vận tốc có độ lớn bằng 12m/s. Cho g = 10m/s2. Tính độ cao cực đại mà vật có thế đạt được?
-
Từ độ cao 15m so với mặt đất, một người ném một vật có khối lượng 1kg thẳng đứng lên trên với vận tốc ban đầu là 10m/s. Bỏ qua ma sát không khí. Lấy \(g = 10\left( {m/{s^2}} \right)\). Xác định độ cao cực đại mà vật có thể lên được ?
-
Phát biểu nào sau đây đúng với định luật bảo toàn cơ năng?
-
Một con cá heo trong khi nhào lộn đã vượt khỏi mặt biển tới độ cao 5m. Nếu coi cá heo vượt lên khỏi mặt biển được chỉ nhờ động năng nó có vào lúc rời mặt biển và lấy g = 10m/s2 thì vận tốc của cá heo vào lúc rời mặt biển là:
-
Vật đang chuyển động với vận tốc 15 m/s thì trượt lên dốc. Biết dốc dài 50m, cao 25m, hệ số ma sát giữa vật và dốc là 0,2. Lấy g = 10m/s2. Quãng đường vật đi được đến khi dừng lại là bao nhiêu? Vật có lên hết dốc không?
-
Một vật khối lượng 400g được thả rơi tự do từ độ cao 20m so với mặt đất. Cho g = 10m/s2. Sau khi rơi được 12m, động năng của vật bằng
-
Một vật nhỏ bắt đầu trượt từ đỉnh một mặt phẳng nghiêng có chiều dài 2 m, nghiêng góc 30o so với phương ngang. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là 0,1. Lấy g = 10 m/s2. Tốc độ của vật khi đến chân mặt phẳng nghiêng là
-
Viên đạn khối lượng m = 100g đang bay với vận tốc v0 = 10m/s theo phương ngang đến cắm vào bao cát khối lượng M = 400g treo ở đầu sợi dây dài l=1m đang đứng yên ở vị trí cân bằng, đầu kia của sợi dây treo vào điểm cố định, bỏ qua lực cản của không khí. Sau khi cắm vào bao cát hệ chuyển động lên đến vị trí dây treo lệch với phương thẳng đứng một góc lớn nhất bằng
.PNG)
-
Chọn câu đúng. Khi con lắc đơn dao động đến vị trí cao nhất:
-
Một ô tô có khối lượng 2 tấn khi đi qua A có vận tốc 72 km/h thì tài xế tắt máy, xe chuyển động chậm dần đều đến B thì có vận tốc 18km/h. Biết quãng đường AB nằm ngang dài 100m. Xác định hệ số ma sát trên đoạn đường AB.
.PNG)
-
Một vật được thả rơi tự do, trong quá trình rơi
-
Một vật có khối lượng 1 kg, được ném lên thẳng đứng tại một vị trí cách mặt đất 2 m, với vận tốc ban đầu vo = 2 m/s. Bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 10 m/s2. Nếu chọn gốc thế năng tại mặt đất thì cơ năng của vật tại mặt đất bằng
-
Khi thả một vật trượt không vận tốc đầu trên mặt phẳng nghiêng có ma sát
-
Một viên bi thép có khối lượng 100 g được bắn thẳng đứng xuống đất từ độ cao 5 m với vận tốc ban đầu 5 m/s. Khi dừng lại viên bi ở sâu dưới mặt đất một khoảng 10 cm. Bỏ qua sức cản của không khí, lấy g = 10 m/s2. Lực tác dụng trung bình của đất lên viên bi là
-
Một vật nặng nhỏ m chuyển động từ đỉnh A có độ cao 3m theo mặt phẳng nghiêng AB, sau đó chuyển động thẳng đứng lên trên đến C có độ cao 4m. Bỏ qua mọi ma sát, lấy g = 10m/s2. Tính vận tốc ban đầu của vật tại A và B.
-
Một vật được ném từ mặt đất với vận tốc 10m/s hướng chếch lên phía trên, với các góc ném hợp với phương ngang lần lượt là 300 và 600. Bỏ qua sức cản của không khí. Độ cao cực đại mà vật đạt được trong mỗi trường hợp bằng bao nhiêu?
-
Trong dao động của một con lắc đơn, tại vị trí cao nhất thì
