Bài 38. Va chạm đàn hồi và không đàn hồi

Bài 38. Va chạm đàn hồi và không đàn hồi tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả...

Nhắc lại kiến thức cũ

1 Động lượng là gì?

2 Phát biểu định luật bảo toàn động lượng?

Vector tổng đại lượng của hệ kín được bảo toàn

'

p

p  = 

Động lượng của một vật chuyển động là đại lượng

đo bằng tích khối lượng và vận tốc của hệ

p  = m v 

3 Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng?

Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của lực thế luôn luôn được bảo toàn

4 Thế nào là hệ kín?

Hệ kín là hệ chỉ chịu tác dụng lực của các vật trong

hệ mà không có tác dụng của các vật từ bên

ngoài, nếu có thì các lực này phải triệt tiêu lẫn

nhau

Các em quan sát và trả lời câu hỏi

1.Va chạm cơ học là gì?

Va chạm cơ học : là hiện tượng trong đó 2 vật

gặp nhau trong chuyển động tương đối và tương tác nhau qua tiếp xúc trực tiếp Vd : bắn bi, chơi bi-a, búa đóng đinh,vợt đập vào bóng

Trong bài này, ta chỉ xét bài toán va chạm giữa 2 vật mà sau đó vận tốc mỗi vật thay đổi Coi 2 vật

va chạm là một hệ, ta sẽ vận dụng những định

luật bảo toàn đối với hệ kín để khảo sát sự va

chạm Ta cùng đi vào bài 38: Va chạm đàn hồi và không đàn hồi

Bài 38

Khi hai vật va chạm nhau, em hãy cho biết :

• Khoảng thời gian tương tác giữa hai vật như thế

nào ?

- Thời gian xảy ra tương tác của hai vật rất ngắn.

• So sánh nội lực và ngoại lực của hệ khi va chạm ?

- Nội lực lớn hơn nhiều so với ngoại lực

• Có thể xem hệ đó là hệ kín hay không?

- Vì các nội lực của hệ rất lớn nên có thể bỏ qua

các ngoại lực thông thường và coi hệ là hệ kín

trong thời gian va chạm.

Bài 38: VA CHẠM ĐÀN HỒI VÀ

KHÔNG ĐÀN HỒI

1 Phân loại va chạm

=> Với mọi va chạm, có thể vận dụng định luật bảo toàn động lượng: Tổng động lượng của hai vật trước và sau va chạm thì bằng nhau.

• Ta có thể vận dụng định luật nào trong bài

toán va chạm ? Phát biểu định luật đó ?

• Khi va chạm vật có bị biến dạng đàn hồi

không ? Sau khi va chạm: hình dạng và

chuyển động của vật như thế nào ?

* Vật có thể bị biến dạng đàn hồi, sau va chạm

vật trở về hình dạng như ban đầu Chuyển động tách rời với vận tốc riêng biệt.

VD: Xét va chạm giữa quả banh tenis với vợt

=>Những va chạm có đặc điểm trên người ta gọi là

va chạm đàn hồi

- Đại lượng nào được bảo toàn?

* Tổng động lượng và động năng được bảo toàn

* Xét ví dụ về va chạm giữa 2 viên bi bằng đất sét

Vật bị biến dạng nhưng không phục hồi lại hình

dạng ban đầu sau va chạm 2 vật dính vào nhau

và chuyển động cùng vận tốc Tổng động lượng của vật được bảo toàn, nhưng tổng động năng không

được bảo toàn

- Có 2 loại va chạm:

 Va chạm đàn hồi: SGK

+ Trong va chạm đàn hồi động năng toàn phần của hệ không thay đổi.

 Va chạm không đàn hồi (va chạm mềm): SGK

+ Trong va chạm mềm: Tổng động năng của hệ không

được bảo toàn

* Chúng ta nghiên cứu hai loại va chạm là va chạm đàn hồi

và va chạm mềm Trong thực tế, các va chạm thường ở giữa hai trường hợp giới hạn nói trên

Bài 38 Va chạm đàn hồi và không đàn hồi

2 Va chạm đàn hồi trực diện

Va chạm đàn hồi trực diện nghĩa là các tâm của 2 quả cầu trước và sau va chạm luôn chuyển động trên cùng một đường thẳng (còn gọi là

va chạm xuyên tâm)

Trước va chạm

O

1

vr

2

vr

x

O

m2

m1

1

'

vuuuur vuuuur'2

Sau va chạm

x

Giả sử m1 và m2 là khối

lượng của các quả cầu, v1

và v2 là vận tốc của chúng

trước va chạm v’1 và v’2 vận

tốc sau va chạm Tất cả vận

tốc đều có cùng phương

trên trục Ox

Va chạm là đàn hồi nên ta

có áp dụng cả sự bảo toàn

động lượng và động năng

' 2 2

' 1 1 2

2 1

 Do động năng được bảo toàn nên ta có:

2 2

2 2

2

' 2 2

2

' 1 1

2 2 2

2 1

m

+

= +

 Từ (1) & (2) suy ra vận tốc của từng quả cầu sau

va chạm:

 Theo định luật bảo toàn động lượng:

2 1

2 2 1

2 1

' 1

2

m m

v m v

m

m v

+

+

−

=

2 1

1 1 2

1 2

' 2

2

m m

v m v

m

m v

+

+

−

=

(1)

(2)

• Hai quả cầu có khối lượng bằng nhau m1= m2

v'1=v2 và v'2=v1 vật có sự trao đổi vận tốc với nhau

• Hai quả cầu có khối lượng rất chênh lệch

Bắn 1 hòn bi nhỏ m2 vào 1 quả tạ sắt m1 khối

lượng lớn, nằm yên

Bài 38 Va chạm đàn hồi và không đàn hồi

3 Va chạm mềm

- Sau va chạm 2 vật dính vào nhau chuyển động cùng vận tốc được gọi là va chạm mềm

Nhận xét:

m M

O Trước va

chạm

x

v

O

M m

Sau va chạm

x

V

Một viên đạn có khối lượng m được bắn theo

phương ngang vào con lắc là 1 thùng cát có khối lượng M treo ở đầu sợi dây, sau khi viên đạn xuyên vào thùng cát, nó mắc lại trong đó và chuyển động cùng thùng cát với vận tốc V Hãy tính độ biến thiên của hệ đạn – thùng cát trước và ngay sau va chạm

Bài tập:

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

Độ biến thiên động năng của hệ:

0 1

2

1 2

2

1 1

1 2

2 2

2

<

+

−

=











+

=











+

=

−













+

+

=

−

=

∆

đ đ

đ đ

đ

W m M

M W

m M

m

mv m

M

m

mv m

M

mv m

M W

W W

O Trước va

chạm

x

v

O

M m

Sau va chạm

x

V

V m M

mv = ( + )

 Chú ý:

Vận tốc của vật có giá trị đại số, trước khi làm bài cần xác định chiều dương cụ thể

Bài 38 Va chạm đàn hồi và không đàn hồi

4 Bài tập vận dụng

Bắn một hòn bi thuỷ tinh có khối lượng m với vận tốc v1 vào một hòn bi thép đứng yên có khối lượng 3m Tính các vận tốc của 2 hòn bi sau va chạm,

biết va chạm là trực diện và đàn hồi

Bài giải:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của hòn

bi thuỷ tinh, ta có:

2 1

2 2 1

2

(

m m

v m v

m

m

+

+

−

=

v'1 v' m m m1v m2 m v

1 1 2

1 2

2

)

(

+

+

−

2

1

' 1

v

2

1

' 2

v

Bài 38 Va chạm đàn hồi và không đàn hồi

Hãy cho biết điểm giống nhau và khác nhau giữa va chạm đàn hồi và va chạm

không đàn hồi

Điểm giống nhau và khác nhau giữa va chạm đàn hồi và không đàn hồi:

•Điểm giống nhau: Động lượng được bảo toàn

•Điểm khác nhau: Va chạm đàn hồi thì động năng được bảo toàn, va chạm mềm thì động năng thì

động năng không bảo toàn

Bài 38 Va chạm đàn hồi và không đàn hồi

1 Phân loại va chạm

2 Va chạm đàn hồi trực diện

3 Va chạm mềm

4 Bài tập vận dụng

5 Nhiệm vụ học sinh