một quả bóng có khối lượng m = 200 g đang bay với vận tốc v=20 m/s thì đập vào một bức tường đứng thẳng theo phương nghiêng một góc ∝ so với mặt tường . biết rằng vận tốc của bóng ngay sau khi bật trở lại có độ lớn bằng v’ = 20 m/s và cũng nghiêng với mặt tường một góc ∝ . tìm độ biến thiên động lượng của quả bóng và lực trung bình do bóng tác dụng lên tường nếu thời gian va chạm là Δt = 0,5 s . xét trườn hợp :
a: ∝ = 30 độ .
b: ∝ = 90 độ .
Đáp án:
1. \(\Delta p = 4kg.m/s;{F_b} = 8N\)
2. \(\Delta p = 8kg.m/s;{F_b} = 16N\)
Giải thích các bước giải:
Độ biến thiên động lượng của quả bóng:
\(\Delta \overrightarrow p = \overrightarrow {p’} = m(\overrightarrow {v’} – \overrightarrow v )\)
Trong đó: v=v’=20m/s
Vì v=v’, và \(\overrightarrow {v’} ;\overrightarrow v \) đều hợp với tương góc ∝ nên \(\overrightarrow {v’} – \overrightarrow v \) có phương vuông góc với bức tường và hướng ra ngoài.
\(\begin{array}{l}
|\overrightarrow {v’} – \overrightarrow v | = 2vsin\alpha \\
\Delta = 2mvsin\alpha
\end{array}\)
Áp dụng công thức: \(\Delta \overrightarrow p = \overrightarrow F .t\) ta tìm được \(\overrightarrow F \) do tường tác dụng lên bóng, lực này có cùng hướng với \(\Delta \overrightarrow p \)
\(F = \frac{{\Delta p}}{{\Delta t}} = \frac{{2mv\sin \alpha }}{{\Delta t}}\)
Theo địng luật III Niuton, lực trung bình \(\overrightarrow {{F_b}} \) do bóng tác dụng lên có \(\overrightarrow {{F_b}} = – \overrightarrow F \) và
\({F_b} = F = \frac{{2mv\sin \alpha }}{{\Delta t}}\)
1. Với ∝=30 độ, thay số vào ta được: \(\Delta p = 4kg.m/s;{F_b} = 8N\)
2. Với ∝=90 độ, thay số vào ta được: \(\Delta p = 8kg.m/s;{F_b} = 16N\)