Tự luận 19.7 trang 62, 63, 64, 65, 66, 67 SBT Vật lý 10 - Chân trời sáng tạo: 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 ...

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 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.

Phương pháp giải :

Vận dụng kiến thức về va chạm đàn hồi.

Lời giải chi tiết:

a) gọi m₁, m₂ lần lượt là khối lượng xe oto và xe tải: v₁, v₁’, v₂, v₂’ lần lượt là vận tốc của xe oto con, xe tải ngay trước và sau va chạm.

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ xe oto con – xe tải ngay trước và sau khi xảy ra va chạm: \({m_1}.\overrightarrow {{v_1}} + {m_2}.\overrightarrow {{v_2}} = {m_1}.\overrightarrow {{v_1}} ‘ + {m_2}.\overrightarrow {{v_2}} ‘\left( * \right)\)

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

\({m_1}.{v_1} + {m_2}.{v_2} = {m_1}.{v_1}’ + {m_2}.{v_2}’ \Rightarrow {v_2}’ = \frac{{{m_1}.{v_1} + {m_2}.{v_2} - {m_1}.{v_1}’}}{{{m_2}}} \approx 20,93m/s.\)

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

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

\(E = \frac{1}{2}{m_1}.v_1^2 + \frac{1}{2}{m_2}.v_2^2 - \left( {\frac{1}{2}{m_1}.v_1^{2′} + \frac{1}{2}{m_2}.v_2^{2′}} \right) \approx 9308J.\)

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