Một Quả Bóng Tennis Khối Lượng 60g, một vật thể nhỏ bé nhưng lại chứa đựng những nguyên tắc vật lý thú vị, đặc biệt là khi nói đến động lượng và va chạm. Bài viết này sẽ đi sâu vào phân tích động lượng của quả bóng tennis này khi nó va chạm với một bức tường, một tình huống thường gặp trong các bài tập vật lý và cũng rất quen thuộc trong thực tế.
Đầu tiên, hãy xác định động lượng là gì. Động lượng (p) là một đại lượng vectơ, được tính bằng tích của khối lượng (m) và vận tốc (v) của vật thể: p = mv. Trong trường hợp của chúng ta, khối lượng của quả bóng tennis là 60g, tương đương 0.06 kg.
Giả sử quả bóng tennis này di chuyển với tốc độ 28 m/s và va chạm vào một bức tường. Câu hỏi đặt ra là, động lượng của quả bóng thay đổi như thế nào sau va chạm?
Khi quả bóng tennis khối lượng 60g va chạm với bức tường và bật trở lại, động lượng của nó thay đổi. Sự thay đổi này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tốc độ ban đầu, góc va chạm, và hệ số phục hồi của quả bóng và bức tường. Nếu va chạm là hoàn toàn đàn hồi (không có năng lượng bị mất dưới dạng nhiệt hoặc âm thanh), quả bóng sẽ bật trở lại với cùng tốc độ nhưng theo hướng ngược lại.
Trong một bài toán vật lý lý tưởng, nếu quả bóng tennis khối lượng 60g đập vào tường với góc 45 độ và phản xạ lại với cùng góc, chúng ta có thể phân tích động lượng theo hai thành phần: thành phần theo phương ngang và thành phần theo phương thẳng đứng. Thành phần theo phương thẳng đứng sẽ thay đổi dấu (do hướng chuyển động thay đổi), trong khi thành phần theo phương ngang sẽ không đổi (nếu bỏ qua ma sát và các yếu tố khác).
Độ lớn của động lượng trước va chạm là p = 0.06 kg * 28 m/s = 1.68 kg.m/s. Nếu va chạm là hoàn toàn đàn hồi, độ lớn của động lượng sau va chạm cũng sẽ là 1.68 kg.m/s, nhưng hướng sẽ khác.
Tuy nhiên, trong thực tế, va chạm không bao giờ là hoàn toàn đàn hồi. Một phần năng lượng sẽ bị mất đi do biến dạng của quả bóng và bức tường, cũng như do ma sát và âm thanh. Do đó, tốc độ của quả bóng sau va chạm sẽ nhỏ hơn tốc độ ban đầu, và động lượng cũng sẽ giảm đi tương ứng.
Việc phân tích động lượng của một quả bóng tennis khối lượng 60g sau va chạm là một ví dụ điển hình về ứng dụng của các định luật vật lý cơ bản trong cuộc sống hàng ngày. Nó cũng cho thấy sự phức tạp của các hiện tượng vật lý, khi mà nhiều yếu tố khác nhau có thể ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng.
