Một ô tô con khối lượng 1,2 tấn đang chuyển động với tốc độ 25 m/s thì va chạm vào đuôi của một xe tải

Bài 19.7 trang 66 SBT Vật lí 10: Một ô tô con khối lượng 1,2 tấn đang chuyển động với tốc độ 25 m/s thì va chạm vào đuôi của một xe tải khối lượng 9 tấn đang chạy cùng chiều với tốc độ 20 m/s (Hình 19.4). Sau va chạm, ô tô con vẫn chuyển động theo hướng cũ với tốc độ 18 m/s.

a. Xác định vận tốc của xe tải ngay sau va chạm.

b. Xác định phần năng lượng tiêu hao trong quá trình va chạm. Giải thích tại sao lại có sự tiêu hao năng lượng này.

Trả lời

a. Gọi m₁, m₂ lần lượt là khối lượng xe ô tô con và xe tải; v₁, v₁’, v₂, v₂’ lần lượt là vận tốc của xe ô tô con, xe tải ngay trước và sau va chạm.

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ xe ô tô con xe tải ngay trước và sau khi xảy ra va chạm:

$$\begin{gathered} m_1.\overrightarrow{v_1}+m_2.\overrightarrow{v_2} \\ =m_1.\overrightarrow{v{\text{'}}_1}+m_2.\overrightarrow{v{\text{'}}_2}\left(*\right) \end{gathered}$$

Chiếu (*) lên hướng chuyển động ban đầu của ô tô con:

$m_1.v_1+m_2.v_2=m_1.v_1\text{'}+m_2.v_2\text{'}$

$\Rightarrow v_2\text{'}=\frac{m_1.v_1+m_2.v_2-m_1.v_1\text{'}}{m_2}$$=\frac{1200.25+9000.20-1200.18}{9000}$$\approx 20,93m/s$

Như vậy, xe ô tô tải vẫn chuyển động theo hướng cũ với tốc độ 20,93 m/s.

b. Năng lượng tiêu hao trong quá trình va chạm:

$E=\frac{1}{2}{m}_1.v_1^2+\frac{1}{2}{m}_2.v_2^2-$$\left(\frac{1}{2}{m}_1.v{\text{'}}_1^2+\frac{1}{2}{m}_2.v{\text{'}}_2^2\right)\approx 9308J$

Năng lượng tiêu hao làm biến dạng kết cấu của hai xe, động năng các mảnh vỡ, nhiệt lượng ở bề mặt tiếp xúc, …

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