Bài toán va chạm mềm con lắc đơn, viên đạn bay ngang cắm vào con lắc, giải nhanh bài tập vật lí 12, bảo toàn động lượng và bảo toàn cơ năng

Blog Góc Vật Lí: Đây là dạng bài tập kết hợp giữa Định luật bảo toàn động lượng và Dao động con lắc đơn (Vật lí 12 – THPT). Dạng này rất phổ biến trong đề thi, kiểm tra khả năng vận dụng linh hoạt hai định luật bảo toàn.

👉 Nếu nắm chắc "kịch bản": Va chạm mềm → Bảo toàn động lượng; Sau va chạm → Bảo toàn cơ năng, bạn sẽ giải quyết bài toán trong 3 phút.

Giải Nhanh Bài Toán Va Chạm Mềm Con Lắc Đơn – Vật Lí 12 Ôn Thi THPT - Blog Góc Vật Lí

Sơ đồ bài toán va chạm mềm giữa viên đạn và con lắc đơn

---

🧠 Đề bài

Một con lắc đơn khối lượng $M = 1.5 \, \text{kg}$, dây dài $l = 1 \, \text{m}$. Viên đạn $m = 0.02 \, \text{kg}$ bay ngang với $v_0 = 200 \, \text{m/s}$ cắm vào $M$. Lấy $g = 10 \, \text{m/s}^2$.

• a) Tính vận tốc $V$ của hệ ngay sau va chạm.
• b) Tính góc lệch cực đại $\alpha_{max}$ của dây treo.
• c) Tính nhiệt lượng tỏa ra trong va chạm.

---

⚡ Công thức "bỏ túi" siêu nhanh

• Vận tốc sau va chạm mềm: $V = \dfrac{m}{m+M} v_0$
• Độ cao cực đại: $h_{max} = \dfrac{V^2}{2g}$
• Góc lệch cực đại: $1 - \cos\alpha_{max} = \dfrac{V^2}{2gl}$
• Nhiệt lượng tỏa ra: $Q = \dfrac{1}{2} \dfrac{M}{m+M} m v_0^2$

---

🎯 Ý nghĩa bài toán

• Hiểu rõ bản chất va chạm mềm (động lượng bảo toàn, cơ năng không bảo toàn)
• Vận dụng kết hợp 2 định luật bảo toàn trong cùng 1 bài toán
• Ứng dụng thực tế: bài toán con lắc thử đạn

---

✅ Lời giải chi tiết

👉 Click để xem lời giải

a) Vận tốc $V$ của hệ sau va chạm

Áp dụng ĐLBT động lượng:

Trước: $p_{tr} = m v_0$   |   Sau: $p_s = (m+M)V$

$m v_0 = (m+M)V \Rightarrow V = \dfrac{0.02}{1.52} \cdot 200 \approx 2.63 \, \text{m/s}$

b) Góc lệch cực đại $\alpha_{max}$

Áp dụng ĐLBT cơ năng sau va chạm:

$\dfrac{1}{2}(m+M)V^2 = (m+M)gl(1-\cos\alpha_{max})$

$1-\cos\alpha_{max} = \dfrac{V^2}{2gl} = \dfrac{2.63^2}{20} \approx 0.3458$

$\Rightarrow \alpha_{max} \approx 49.2^\circ$

c) Nhiệt lượng tỏa ra $Q$

$W_{tr} = \dfrac{1}{2} \cdot 0.02 \cdot 200^2 = 400 \, \text{J}$

$W_s = \dfrac{1}{2} \cdot 1.52 \cdot 2.63^2 \approx 5.26 \, \text{J}$

$Q = W_{tr} - W_s \approx 394.74 \, \text{J}$

👉 Gần như toàn bộ động năng viên đạn biến thành nhiệt!

---

⚠️ Bẫy thường gặp

• ❌ Dùng bảo toàn cơ năng cho cả quá trình trước và sau va chạm (sai! Va chạm mềm tiêu hao năng lượng).
• ❌ Nhầm động lượng bảo toàn theo phương thẳng đứng (thực tế trọng lực và lực căng dây không triệt tiêu theo phương này).
• ❌ Quên đổi đơn vị khối lượng $m$ về kg.

---

🔥 Mẹo làm nhanh

• Nhớ: Va chạm mềm → chỉ bảo toàn động lượng, không bảo toàn cơ năng
• Công thức $V = \frac{m}{m+M}v_0$ chỉ đúng khi $M$ đứng yên trước va chạm
• Với bài toán con lắc thử đạn, $m \ll M$ thì $V \approx \frac{m}{M}v_0$, rất nhỏ, và $Q$ rất lớn!

Phân tích chuyển động của con lắc đơn sau va chạm mềm

---

🔗 Khám phá thêm

👉 Blog Góc Vật Lí – Luyện đề nhanh, tăng điểm rõ rệt

---

📚 Bài viết liên quan

---

Bạn muốn tìm kiếm gì khác không