Một viên đạn có khối lượng 14 g bay theo phương ngang với vận tốc 400m/s xuyên qua tấm gỗ dày 5cm. Sauk hi xuyên qua gỗ, đạn có vận tốc 120m/s.Tính lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên viên đạn.

Phạm Đăng Đức

Phương pháp giải:

Để tính lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên viên đạn, ta sử dụng định lý biến thể động lượng:

ƛQ = mv - mu

Trong đó:
ƛQ là biến thiên động lượng của viên đạn
m là khối lượng của viên đạn
v là vận tốc của viên đạn sau khi xuyên qua gỗ
u là vận tốc của viên đạn trước khi xuyên qua gỗ

Vận tốc ban đầu u = 400 m/s
Vận tốc sau khi xuyên qua gỗ v = 120 m/s
Khối lượng viên đạn m = 14g = 0.014kg

ƛQ = mv - mu
ƛQ = 0.014kg * 120m/s - 0.014kg * 400m/s
ƛQ = 1.68kg.m/s - 5.6kg.m/s
ƛQ = -3.92kg.m/s

Lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên viên đạn là lực cản giữa hai thời điểm: trước khi xuyên qua gỗ và sau khi xuyên qua gỗ. Do đó, ta có:

F = ƛQ / Δt

Trong đó:
F là lực cản trung bình
ƛQ là biến thiên động lượng
Δt là thời gian để viên đạn xuyên qua gỗ

Ta cần tính thời gian viên đạn xuyên qua gỗ từ vận tốc và độ dày của tấm gỗ:

Δt = d / v = 0.05m / 400m/s = 0.000125s

Vậy lực cản trung bình của tấm gỗ là:
F = -3.92kg.m/s / 0.000125s
F = -31360N

Vậy lực cản trung bình của tấm gỗ tác dụng lên viên đạn là 31360N.