Giải Vật lí 10 Bài 30 - Kết nối tri thức: Thực hành: Xác định động lượng của vật trước và sau va chạm

Hoạt động trang 116 Vật Lí 10: Đẩy cho hai xe chuyển động va chạm vào nhau trên đệm khí và thảo luận:

1. Khi hai xe chuyển động trên đệm khí nằm ngang, hệ hai xe chuyển động có phải là hệ kín không? Vì sao?

2. Để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm cần đo các đại lượng nào?

3. Hãy thử các trường hợp mà em đã dự đoán và suy nghĩ làm thế nào đo được các đại lượng để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm.

4. Thiết kế phương án thí nghiệm để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm tương ứng với các trường hợp va chạm có thể xảy ra?

Lời giải:

1. Khi hai xe chuyển động trên đệm khí nằm ngang, hệ hai xe chuyển động được coi là hệ kín vì 2 xe coi như không chịu lực ma sát, trọng lực tác dụng lên hệ cân bằng với lực nâng của đệm khí. Như vậy hệ triệt tiêu hết ngoại lực.

2. Để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm cần đo khối lượng và tốc độ của 2 xe trước và sau va chạm.

3. Cách đo các đại lượng:

- Đo khối lượng: cho 2 xe lên cân điện tử để cân.

- Đo vận tốc: Thực hiện đo thông qua quãng đường s vật đi được trong khoảng thời gian t. Đo quãng đường bằng cách gắn thước lên đệm khí, đo thời gian bằng cổng quang điện. Khi đó tính được vận tốc: $v=\frac{s}{t}.$ 

Từ đó xác định được động lượng của mỗi xe trước và sau va chạm.

4. Phương án thí nghiệm:

Bước 1: Đo khối lượng các xe bằng cân điện tử.

Bước 2: Đặt chế độ đo thời gian trước và sau va chạm.

Bước 3: Cho 2 xe chuyển động tới va chạm vào nhau, khi 2 xe đi qua các cổng quang điện đồng hồ hiện số ở ô thứ nhất, sau khi 2 vật va chạm với nhau sẽ xảy ra hiện tượng va chạm đàn hồi hoặc va chạm mềm. Các vật chuyển động qua cổng quang điện lần thứ hai thì đồng hồ đo thời gian và hiện số ở ô thứ 2.

Bước 4: Sử dụng thời gian trước va chạm, sau va chạm của từng vật kết hợp với độ dài tấm cản quang (coi là quãng đường s) để tính tốc độ trước và sau va chạm.