Vì sao hai bi cùng khối lượng có thể tỏa hai hướng sau va chạm đàn hồi mà vẫn giữ động lượng?

Giải thích nguyên lý

Bảo toàn động lượng phải xét đủ hai thành phần trong va chạm phẳng. Một vật đang chạy có thể truyền động lượng sang vật khác và cả hai đi theo hướng chéo. Điều kiện đàn hồi còn yêu cầu tổng động năng giữ nguyên; không được chỉ kiểm tổng các độ lớn vận tốc.

Ví dụ tính từng bước

Hai bi mô hình đều 1 kg. Trước va chạm, A có vận tốc (4;0) m/s, B nghỉ. Một bộ vận tốc sau có thể là A (2;2), B (2;−2) m/s. Tổng động lượng sau là (4;0), đúng như trước. Mỗi bi sau có tốc độ √8 m/s, động năng 4 J; tổng 8 J bằng động năng ban đầu. Tích vô hướng hai vectơ vận tốc sau bằng 4 − 4 = 0 nên chúng vuông góc trong ví dụ.

Điểm dễ hiểu sai

Không kết luận mọi va chạm hai chiều đều tỏa vuông góc. Kết quả có điều kiện khối lượng bằng nhau, một bi đầu đứng yên và đàn hồi, không quay đáng kể.

Tự kiểm tra

Tổng thành phần động lượng theo y bằng 2 + (−2) = 0, không phải 4 kg·m/s.

Điều kiện áp dụng

Mô hình bi chất điểm, xung lực ngoài nhỏ, bỏ quay và hao phí; đây là một bộ số liệu khả thi, không suy góc từ mọi bề mặt tiếp xúc thật.

Đọc hình minh họa

Bi A đi thẳng tới bi B rồi hai bi đi chéo đối xứng; hai vectơ vận tốc sau có thành phần (2;2) và (2;−2), kèm kiểm năng lượng 8 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 lí xung lượng động lượng dùng khi nào