Một bệ pháo có khối lượng 10 tấn có thể chuyển động trên đường ray nằm ngang không ma sát.Trên bệ có gắn khẩu pháo 5 tấn , trong khẩu pháo có quả đạn khối lượng 100kg.Quả đạn đc bắn ra theo phương ngang .Tốc độ của viên đạn bắn ra khỏi nồng súng lag 400m/s .Tính vận tốc của bệ pháo ngay sau khi bắn nếu:
A)Ban đầu bệ pháo đứng yên
B)Ban đầu bệ pháo chuyển động theo hướng bắn với tốc độ 18km/h
C)Ban đầu bệ pháo chuyển động ngược hướng bắn với tốc độ 18km/h
Đáp án:
1. $-3,3m/s$
2. $1,7m/s$
3. $-8,3m/s$
Giải thích các bước giải:
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của viên đạn. Hệ vật gồm bệ pháo, khẩu pháo và viên đạn.
Gọi V0 và V là vận tốc của bộ pháo trước và sau khi bắn, v là vận tốc đầu nòng của viên đạn,
Vì hệ vật chuyển động theo phương ngang nên ta biểu diễn dưới dạng đại số như sau:
Trước khi bắn: \({p_0} = ({M_1} + {M_2} + m){V_0}\)
Sau khi bắn: \(p = ({M_1} + {M_2})V + m(v + V)\)
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
\(\begin{array}{l}
{p_0} = p \Leftrightarrow ({M_1} + {M_2} + m){V_0} = ({M_1} + {M_2})V + m(v + V)\\
\Rightarrow V = \frac{{({M_1} + {M_2} + m)V – mv}}{{{M_1} + {M_2} + m}}
\end{array}\)
1. Bệ pháo đứng yên, V0=0
\(V = – \frac{{mv}}{{{M_1} + {M_2} + m}} = – \frac{{100.500}}{{15100}} = – 3,3m/s\)
2. Bệ pháo chuyển động với vận tốc 18km/h=5m/s theo hướng bắn
\(V = \frac{{({M_1} + {M_2} + m)V – mv}}{{{M_1} + {M_2} + m}} = \frac{{15100.5 – 100.500}}{{15100}} = 1,7m/s\)
3. Bệ pháo chuyển động với vận tốc 18km/h=5m/s ngược hướng bắn
\(V = \frac{{({M_1} + {M_2} + m)V – mv}}{{{M_1} + {M_2} + m}} = \frac{{15100( – 5) – 100.500}}{{15100}} = – 8,3m/s\)