Vì sao xe hứng một vật rơi thẳng đứng lại chậm đi dù sàn không ma sát?

Giải thích nguyên lý

Vật rơi thẳng đứng trước khi được hứng không có động lượng ngang trong hệ đất. Khi mắc vào xe, vật phải cùng xe chuyển động ngang. Nếu xung lực ngoài theo phương ngang không đáng kể, tổng động lượng ngang không đổi nhưng khối lượng cùng chuyển động tăng, nên tốc độ ngang giảm. Không áp dụng bảo toàn động lượng thẳng đứng vì có lực từ sàn.

Ví dụ tính từng bước

Xe có thùng 1 kg chạy 4 m/s trên sàn nhẵn. Một vật 1 kg rơi với vận tốc ngang bằng 0 và nằm lại trong thùng. Động lượng ngang trước là 4 kg·m/s, sau là 2V; V = 2 m/s. Phần động năng tính riêng theo chuyển động ngang giảm từ 8 J xuống 4 J. Không từ đó kết luận toàn bộ tổn hao chỉ 4 J vì chưa biết động năng rơi theo phương đứng.

Điểm dễ hiểu sai

Không cộng độ lớn vận tốc rơi vào vận tốc xe để bảo toàn động lượng ngang. Phải xét đúng thành phần và đúng hệ gồm cả xe lẫn vật.

Tự kiểm tra

Nếu vật rơi có khối lượng 0,5 kg, vận tốc ngang chung bằng bao nhiêu? Đáp án: 4/1,5 ≈ 2,67 m/s.

Điều kiện áp dụng

Vật nằm lại trong xe, xung lực ngoài ngang không đáng kể, không có lực đẩy ngang từ cơ cấu thả. Hình nhìn ngang, hai giai đoạn tách biệt.

Đọc hình minh họa

Vật rơi vào thùng xe đang chạy, sau đó cả hai đi chậm hơn; ghi rõ chỉ bảo toàn động lượng ngang. 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