Phương pháp xác định lực tác dụng dựa vào dạng khác định luật II Niu tơn

1. Phương pháp

– Vẽ các vectơ {\vec{p_1}},{\vec{p_2}} .

– Áp dụng biểu thức dạng khác định luật II  Niu tơn:

{\vec{F}}.{\Delta}t ={\Delta}{\vec{p}}={\vec{p_2}}-{\vec{p_1}} (*)

– Nếu {\vec{p_1}} \| {\vec{p_2}} \rightarrow ta chọn một chiều dương (chiều {\vec{p_1}} hoặc {\vec{p_2}} ) và dùng phép chiếu để tìm lực F.

– Nếu {({\vec{p_1}},{\vec{p_2}})=\alpha} \rightarrow ta thực hiện các bước sau:

+ Xác định vectơ {\Delta}{\vec{p}} bằng phương pháp hình học:

  • {\Delta}{\vec{p}}={\vec{p_2}}-{\vec{p_1}}={\vec{p_2}}+(-{\vec{p_1}})
  • Vẽ hình bình hành có 2 cạnh là {\vec{p_1}} , (-{\vec{p_2}}) , đường chéo là {\Delta}{\vec{p}} .

+ Chiếu biểu thức (*) lên chiều {\Delta}{\vec{p}}

2. Bài tập vận dụng:

a. Bài tập 1:

Quả bóng khối lượng m=500g chuyển động với vận v=10 m/s đến đập vào tường rồi bật ngược trở lại  với cùng vận tốc v. Cho biết bóng bay đến đập vuông góc vào tường

a. Tính độ biến thiên động lượng của bóng.

b. Tìm lực trung bình do tường tác dụng lên bóng trong thời gian va chạm là 0,5s.

Bài giải tham khảo

bt1– Động lượng của bóng trước và sau tương tác:
p=p’=m.v=m.v’=0,5.10=5 (kg.m/s)

– Độ biến thiên động lượng của bóng: {\Delta{\vec{p}}}={\vec{p'}}-{\vec{p}}

– Vẽ các vectơ {\vec{p}},{\vec{p'}},{\Delta{\vec{p}}}

– Chú ý: {\vec{p}}{\uparrow}{\downarrow}{\vec{p'}}

– Chọn chiều dương là chiều của {\vec{p'}}

{\Delta{p}}=p'-(-p)=p'+p=10(kg.m/s)

{\Delta}{\vec{p}} {\nearrow} {\nearrow} { \vec{p'}}

– Lực do tường tác dụng lên bóng: {\vec{F}}={\dfrac{\Delta{\vec{p}}}{\Delta{t}}}

– Suy ra: F={\dfrac{\Delta{p}}{\Delta{t}}}=20(N)

Vậy {\vec{F}} {\nearrow} {\nearrow} { \vec{p'}}

b. Bài tập 2:

Giải lại bài tập 1 nếu vận tốc của bóng hợp với tường góc 30^0 và bật lại với góc 30^0 so với tường.

bt2– Động lượng của bóng trước và sau tương tác:

p=p’=m.v=m.v’=0,5.10=5 (kg.m/s)

– Độ biến thiên động lượng của bóng: {\Delta{\vec{p}}}={\vec{p'}}-{\vec{p}}

– Vẽ các vectơ {\vec{p}},{\vec{p'}},{\Delta{\vec{p}}}

– Chú ý: {\vec{p}}, {\vec{p'}}, {\Delta{\vec{p}}} tạo thành tam giác đều.

– Suy ra: {\Delta{p}}=p'=p=5(kg.m/s) {\Delta}{\vec{p}} vuông góc với mặt phẳng tường.

F={\dfrac{\Delta{p}}{\Delta{t}}}=10(N)

Vậy {\vec{F}} vuông góc với mặt phẳng tường.

3. Bài tập bổ sung

Bài 1:

Xác định lực tác dụng của súng trường lên vai người bắn, biết lúc bắn, vai người bắn giật lùi 2cm, còn viên đạn bay tức tời khỏi nòng súng với vận tốc 500m/s. Khối lượng của súng và đạn lần lượt là 5kg, 20g.

Giải:

Gọi {{v}_{0}} là vận tốc của hệ( súng +đạn) trước khi bắn\to {{v}_{0}}=0

Chọn chiều + là chiều của viên đạn bay sau khi bắn.

Theo đinh luật bảo toàn động lượng, ta có:(M+m){{{\vec{v}}}_{0}}=M{{{\vec{V}}}^{'}}+m\vec{v}'\to {{{\vec{V}}}^{'}}=\frac{-m\vec{v}'}{M}\to V'=\frac{-0.02*500}{5}=-2(m/s)

Xét khẩu súng chuyển động chậm dần đều, ta có:

{{v}^{2}}-{{V}^{'2}}=2\text{aS}\to a=-100(m/{{s}^{2}})\to F=Ma=500N

Bài 2: (như bài 1)

Một quả bóng khối lượng 0,2kg đập vuông góc với mặt tường với vận tốc 5m/s và bật ngược trở lại với vận tốc 4m/s. Tính:

a. Độ biến thiên động lượng của quả bóng.

b. Lực trung bình tác dụng lên tường, giả thiết thời gian va chạm là 0,1s.

Đáp số: a. 1,8kg.m/s  ; b. 18N

About dinhtrisps

dinhtrisps.wordpress.com
This entry was posted in Động học chất điểm. Bookmark the permalink.

Gửi phản hồi

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s