Con lắc đạn đạo là thiết bị được sử dụng để đo tốc độ của viên đạn. Viên đạn được bắn vào một khối

Bài 19.6 trang 65 SBT Vật lí 10: Con lắc đạn đạo là thiết bị được sử dụng để đo tốc độ của viên đạn. Viên đạn được bắn vào một khối gỗ lớn treo lơ lửng bằng dây nhẹ, không dãn. Sau khi va chạm, viên đạn ghim vào trong khối gỗ. Sau đó, toàn bộ hệ khối gỗ và viên đạn chuyển động như một con lắc lên độ cao h (Hình 19.3). Xét viên đạn có khối lượng m₁ = 5 g, khối gỗ có khối lượng m₂ = 1 kg và h = 5 cm. Lấy g = 9,8 m/s². Bỏ qua lực cản của không khí.

a. Tính vận tốc của hệ sau khi viên đạn ghim vào khối gỗ.

b. Tính tốc độ ban đầu của viên đạn.

Trả lời

a. Chọn gốc thế năng tại vị trí thấp nhất của con lắc

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho hệ ngay sau khi va chạm cho đến khi con lắc đạt độ cao cực đại:

$\frac{1}{2}\left(m_1+m_2\right).v^2=\left(m_1+m_2\right).g.h$

$\Rightarrow v=\sqrt{2g.h}$$=\sqrt{2.9,8.0,05}\approx 0,99m/s$

b. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ khối gỗ - viên đạn ngay trước và sau va chạm:

$m_1.\overrightarrow{v_0}=\left(m_1+m_2\right).\overrightarrow{v}$

$\Rightarrow \overrightarrow{v_0}=\frac{\left(m_1+m_2\right).\overrightarrow{v}}{m_1}$

Ta có độ lớn:

$\Rightarrow v_0=\frac{\left(m_1+m_2\right).v}{m_1}$$=\frac{\left(0,005+1\right).0,99}{0,005}\approx 198,99m/s$.

Xem thêm các bài giải SBT Vật lí lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 17: Động năng và thế năng. Định luật bảo toàn cơ năng

Bài 18: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng

Bài 19: Các loại va chạm

Bài 20: Động học của chuyển động tròn

Bài 21: Động lực học của chuyển động tròn. Lực hướng tâm

Bài 22: Biến dạng của vật rắn. Đặc tính của lò xo