Một bài toán vật lý thú vị liên quan đến định luật bảo toàn động lượng thường gặp trong chương trình lớp 10 là xác định vận tốc giật lùi của súng khi bắn đạn. Bài toán này giúp học sinh hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa khối lượng và vận tốc trong một hệ kín.
Bài toán điển hình như sau: Khối Lượng Súng Là 4kg Và Của đạn Là 50g. Lúc thoát khỏi nòng súng, đạn có vận tốc 800 m/s. Vận tốc giật lùi của súng là bao nhiêu nếu chọn chiều dương là chiều giật lùi của súng?
Để giải bài toán này, chúng ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng.
Định luật bảo toàn động lượng phát biểu rằng: “Trong một hệ kín (không có ngoại lực tác dụng hoặc tổng ngoại lực bằng không), tổng động lượng của hệ trước và sau một tương tác là không đổi.”
Trong trường hợp này, hệ súng và đạn được coi là một hệ kín. Ban đầu, cả súng và đạn đều đứng yên, do đó tổng động lượng của hệ bằng 0. Sau khi bắn, đạn bay về phía trước với một vận tốc nhất định, và súng giật lùi về phía sau để bảo toàn động lượng.
Ta có công thức:
0 = m_súng * v_súng + m_đạn * v_đạnTrong đó:
m_súnglà khối lượng của súng (4kg).v_súnglà vận tốc giật lùi của súng (cần tìm).m_đạnlà khối lượng của đạn (50g = 0.05kg).v_đạnlà vận tốc của đạn khi rời nòng súng (800 m/s).
Áp dụng công thức và giải phương trình, ta có:
0 = 4 * v_súng + 0.05 * 8004 * v_súng = - 40v_súng = -10 m/sVì ta chọn chiều dương là chiều giật lùi của súng, nên vận tốc giật lùi của súng là 10 m/s.
Vậy, đáp án đúng là (C) 10 m/s.
Bài toán này không chỉ giúp học sinh củng cố kiến thức về định luật bảo toàn động lượng mà còn rèn luyện kỹ năng giải bài tập vật lý và ứng dụng kiến thức vào thực tế. Việc hiểu rõ các khái niệm và công thức là rất quan trọng để giải quyết các bài toán tương tự một cách chính xác.
Ngoài ra, việc chuyển đổi đơn vị đo lường (ví dụ: từ gram sang kilogram) là một kỹ năng cần thiết khi giải các bài toán vật lý. Học sinh cần chú ý đến các đơn vị đo và đảm bảo chúng nhất quán trước khi thực hiện các phép tính.
Việc nắm vững kiến thức về định luật bảo toàn động lượng và kỹ năng giải bài tập vật lý sẽ giúp học sinh tự tin hơn trong các kỳ thi và kiểm tra.
