Vì sao bóng thả thẳng đứng có thể bật ngang khỏi mặt dốc 45° trong mô hình đàn hồi?

Giải thích nguyên lý

Trong va chạm nhẵn đàn hồi với một mặt phẳng cố định, thành phần vận tốc song song mặt không đổi còn thành phần vuông góc đổi dấu. Với mặt dốc thích hợp, ghép hai thành phần sau có thể cho hướng ngang dù trước đó bóng đi đứng. Mặt dốc tạo xung lượng có cả thành phần ngang nên không được bảo toàn riêng động lượng ngang của bóng.

Ví dụ tính từng bước

Chọn x sang phải, y lên. Bóng 0,10 kg tới với vận tốc (0;−4) m/s. Mặt dốc đi xuống phía phải, góc 45°. Vận tốc tới được tách thành thành phần dọc dốc (2;−2) và pháp tuyến (−2;−2) m/s. Đảo phần pháp tuyến thành (2;2), cộng lại cho vận tốc sau (4;0) m/s. Động năng trước và sau đều 0,80 J; xung lượng lên bóng là (0,40;0,40) N·s.

Điểm dễ hiểu sai

Không nói bóng tự tạo động lượng ngang. Cũng không áp kết quả bật ngang cho mặt dốc có ma sát, quay bóng hoặc va chạm hao phí đáng kể.

Tự kiểm tra

Kiểm hai thành phần xung lượng từ m(v sau − v trước), không chỉ lấy hiệu hai tốc độ đều bằng 4.

Điều kiện áp dụng

Va chạm ngắn, chất điểm, mặt cố định nhẵn và đàn hồi theo pháp tuyến, bỏ xung lượng trọng lực trong thời gian chạm.

Đọc hình minh họa

Bóng đi thẳng xuống mặt dốc 45° rồi bật sang phải; mũi tên xiên theo pháp tuyến chỉ chiều xung lượng, động năng trước và sau đều 0,80 J. 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

Động lượng là vectơ hay đại lượng vô hướng Định luật bảo toàn động lượng xét hệ nào