Vì sao một bóng nhỏ có thể bật nhanh hơn sau khi nhận va chạm từ bóng lớn đang đi lên?

Giải thích nguyên lý

Hai bóng có thể trao đổi động lượng và năng lượng trong va chạm. Bóng nhỏ nhận năng lượng từ bóng lớn, nên cơ năng riêng của nó có thể tăng mà tổng hệ vẫn bảo toàn ở mô hình đàn hồi. Cần dùng vận tốc ngay trước va chạm giữa hai bóng; không trộn với cả quá trình thả và nảy trên sàn khi chưa xét các giai đoạn đó.

Ví dụ tính từng bước

Ngay trước một va chạm đứng lý tưởng, bóng lớn 0,30 kg đi lên 2 m/s, bóng nhỏ 0,10 kg đi xuống 2 m/s. Một kết quả đàn hồi là bóng lớn dừng và bóng nhỏ đi lên 4 m/s. Động lượng trước 0,30 × 2 − 0,10 × 2 = 0,40 kg·m/s, sau 0,10 × 4 = 0,40. Động năng trước 0,60 + 0,20 = 0,80 J, sau 0,80 J. Bóng nhỏ nhận thêm 0,60 J.

Điểm dễ hiểu sai

Không nói năng lượng tự nhân lên. Những vận tốc trước va chạm là dữ kiện; một chồng bóng thật còn có kích thước, thời điểm tiếp xúc và hao phí.

Tự kiểm tra

Nếu sau đó chỉ chịu trọng lực g = 10 m/s², bóng nhỏ đi lên thêm 4²/20 = 0,80 m tính từ điểm va chạm.

Điều kiện áp dụng

Hai vật chất điểm, va chạm một chiều rất ngắn, đàn hồi, xung lực ngoài trong va chạm bỏ qua; chỉ mô phỏng, không khuyên thử với bóng hay vật cứng nguy hiểm.

Đọc hình minh họa

Hai bóng trước tương tác đi ngược chiều, bóng lớn sau dừng và bóng nhỏ đi lên 4 m/s; kiểm động lượng và năng lượng đặt theo đúng giai đoạn. 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