Va chạm đàn hồi và không đàn hồi –

Va chạm cơ học là một hiện tượng, trong đó hai vật gặp nhau trong chuyển động tương đối và tương tác qua tiếp xúc trực tiếp. Theo nghĩa thông thường, va chạm có nhiều dạng: hai hòn bị–a băm vào nhau, búa đóng định, vọt đập vào bóng. Trong bài này, ta chỉ xét bài toán va chạm giữa Hình 38.7 Ảnh chụp quá trình va chạm giữa hai hòn bi (hòn bị trắng lúc đầu nằm yên)178-1. Phân loại va chạmKhi va chạm, tương tác giữa hai vật xảy ra trong một thời gian rất ngắn. Trong khoảng thời gian đó, Xuất hiện các nội lực rất lớn (được gọi là lực xung) làm thay đổi đột ngột động lượng của mỗi vật. Vì các nội lực của hệ rất lớn nên người ta có thể bỏ qua các ngoại lực thông thường (như trọng lực) và coi hệ hai vật là hệ kín trong thời gian va chạm. Do đó, đối Với tất cả các 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.Khi hai vật va chạm, có thể xuất hiện biến dạng đàn hồi trong khoảng thời gian rất ngắn, nhưng sau đó từng vật lại trở về hình dạng ban đầu và động năng toàn phần không thay đổi, hai vật tiếp tục chuyển động tách rời nhau với vận tốc riêng biệt. Va chạm như thế được gọi là va chạm đàn hồi.Trường hợp sau va chạm, hai vật dính vào nhau thành một khối chung và chuyển động với cùng một Vận tốc thì va chạm được gọi là va chạm mềm hay hoàn toàn không đàn hồi. Do biến dạng không được phục hồi, một phần động năng của hệ đã chuyển thành nội năng (toả nhiệt) và tổng động năng không được bảo toàn.Trong thực tế, các va chạm thường ở giữa hai trường hợp giới hạn nói trên.Dưới đây ta sẽ xét lần lượt mỗi loại va chạm.12 WAtly 10 n CAO.-B 2. Va chạm đàn hồi trực diện Va chạm của hai quả cầu rắn, nhẵn (hoặc hai hòn bi) trên một mặt phẳng có thể coi là đàn hồi. Trong phạm vi kiến thức phổ thông, để đơn giản ta chỉ xét trường hợp va chạm trực diện, nghĩa là các tâm của hai quả cầu trước và sau va chạm luôn chuyển động trên cùng một đường thẳng (ví dụ ta chọn là trục OA) vì thế còn gọi là va chạm xuyên tâm (Hình 38.2). Giả sử m1 và m2 là khối lượng của các quả cầu, U, và U2 là vận tốc của chúng trước va chạm. Ta cần tìm các vận tốc Uỷ và U2. Sau va chạm. Lưu ý rằng U1, U2, U{, U; là giá trị đại số của các vận tốc, tất cả các vận tốc đều có cùng phương trên trục O\. Va chạm là đàn hồi nên có thể áp dụng cả sự bảo toàn động lượng và động năng. Theo định luật bảo toàn động lượng:тU + тәрі = тұt) + тар; (38.1) Do động năng được bảo toàn nên ta có: 2 2 2 2 ”ካሣሽ | “2U5 _ “ካሣ 1 “2U2 38.2 ਨੂੰ + ਨੂੰ — (38.2) Có thể biến đổi (38.1) thành: т; (р) — U}) = т. (U3 — pi) (38.3) và (38.2) thành: 2 :21 – 2 2 38.4 m(U) – U*) = m2(U) – U5) (38.4)Giả thiết rằng U Z Uị, khi đó có thể chia (384) cho (38.3) và thu được : ü+ü=U2+ü (38.5) Rút U2 = U + U) – U2 và thay vào (38.3), ta tính được vận tốc của từng quả cầu sau va chạm : U = (т — т.)t) + 2тар, т. t т. 2 (38.6) , (т» — т.)U2 + 2 ти U2 = ———————*—+ т. t т. 2Tìm hai ví dụ khác về va chạm đàn hồi ngoài các ví dụ đã nêu ở phần đầu bài.тиv, Vz т2 O Trước va chạm Vñ m 1 m2 V% Ο Sau va chạm X Hình 38.2Biến đổi (38.5) thành0-0, =-(U-U) ta được một kết quả: Trong va chạm đàn hồi, vận tốc tương đối của hai vật giữ nguyên giá trị tuyệt đối, nhưng đổi chiều.179Tìm hai ví dụ khác về va chạm mềm, ngoài các ví dụ đã nêu ở phần đầu bài18OhTa hãy xét một số trường hợp riêng.• Hai quả cầu có khối lượng bằng nhauNếu mi = m2 thì (38.6) trở thành U) = U2 và v2 = U1. Ta thấy có sự trao đổi vận tốc, sau va chạm quả cầu 1 nhận vận tốc trước va chạm của quả cầu 2, còn quả cầu 2 nhận vận tốc trước va chạm của quả cầu 1.* Hai quả cầu có khối lượng rất chênh lệchGiả sử m| > m2 và U1 = 0 ta có thể biến đổi gần đúng công thức (38.6) với < 0 và được U} = 0, U} = -U2.Đó là trường hợp bắn một hòn bi nhỏ vào một quả tạ sắt có khối lượng lớn hơn rất nhiều, đang nằm yên. Hòn bi nhỏ sẽ bị bật lùi trở lại với tốc độ trước va chạm, còn quả tạ vẫn không chuyển động.3. Wa cham mêmMột viên đạn có khối lượng m được bắn theo phương ngang vào con lắc là một thùng cát có khối lượng M treo ở đầu một sợi dây. Sau khi viên đạn xuyên vào thùng cát, nó mắc lại ở trong đó và chuyển động cùng thùng cát với vận tốc V. Ta hãy tính độ biến thiên động năng của hệ đạn – thùng cát trước và ngay sau Va chạm.Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: mv = (M + m)V trong đó U là vận tốc của đạn trước va chạm, V là vận tốc củathùng cát (có viên đạn nằm trong) ngay sau va chạm. Từ đó tìm được độ biến thiên động năng của hệ :2 2 M+m U ዘገገU ΔW = W. W. – 2 () — Jገገ U 1. M S SS S SSS -1 W = – W ਸ਼ 1) 2 ਸ਼ 1) 品=ーエ”a

Bài giải này có hữu ích với bạn không?

Va chạm đàn hồi và không đàn hồi

--Chọn Bài--

↡

Tài liệu trên trang là MIỄN PHÍ, các bạn vui lòng KHÔNG trả phí dưới BẤT KỲ hình thức nào!