Vì sao bóng bật từ vách đang tiến lại có thể nhanh hơn dù va chạm lý tưởng?

Giải thích nguyên lý

Trong mô hình vách chuyển động đều được động cơ duy trì, va chạm đàn hồi theo phương pháp tuyến được xét bằng vận tốc tương đối so vách. Đổi ngược vận tốc tương đối không nhất thiết giữ nguyên tốc độ so đất. Vách và động cơ có thể truyền năng lượng cho bóng qua điểm tiếp xúc đang chuyển động; không thể coi vách như một bức tường cố định.

Ví dụ tính từng bước

Chọn phải dương. Bóng 0,10 kg đi với u = +2 m/s tới vách đi với U = −1 m/s. So vách, bóng tới với +3 m/s và rời với −3 m/s. So đất, vận tốc sau là U − 3 = −4 m/s. Động năng tăng từ 0,20 J lên 0,80 J; phần tăng 0,60 J do cơ cấu vách cung cấp trong mô hình.

Điểm dễ hiểu sai

Không bảo toàn riêng động năng bóng trong hệ đất. Nếu vách cố định U = 0, cùng quy tắc mới cho tốc độ trước và sau bằng nhau.

Tự kiểm tra

Động lượng bóng đổi 0,10 × (−4 − 2) = −0,60 N·s, cùng hướng lực vách lên bóng.

Điều kiện áp dụng

Vách đủ cứng, tiếp xúc nhẵn một chiều, vận tốc vách được giữ không đổi bởi nguồn ngoài trong thời gian ngắn; không suy mọi bức tường thật có thể coi như vậy.

Đọc hình minh họa

Hai thời điểm bóng và vách đang tiến về nhau, rồi bóng bật ngược nhanh hơn; mũi tên vận tốc so đất +2, −1 và −4 m/s phân biệt rõ. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Công của lực bằng Fs cos alpha khi nào Định lí động năng liên hệ tổng công ra sao