Đề bài

Xe lăn 1 có khối lượng m₁ = 400g có gắn một lò xo. Xe lăn 2 có khối lượng m₂. Ta cho hai xe áp gần nhau bằng cách buộc dây để nén lò xo (hình 16.6). Khi ta đốt dây buộc, lò xo dãn ra và sau một thời gian Δt rất ngắn, hai xe đi về hai phía ngược nhau với tốc độ v₁ = 1,5m/s; v₂ = 1m/s. Tính m₂ (bỏ qua ảnh hưởng của ma sát trong thời gian Δt).

• A.  200g        
• B.  400g  
• C.  500g     
• D.  600g

Phương pháp giải :

- Định luật II Niu – tơn: Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

\(\overrightarrow a  = \dfrac{{\overrightarrow F }}{m}\) hay \(\overrightarrow F  = m.\overrightarrow a \)

- Định luật III Niu – tơn: Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này có cùng giá, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều.

Biểu thức : \(\overrightarrow {{F_{BA}}}  =  - \overrightarrow {{F_{AB}}} \)

Lời giải chi tiết :

Gọi \(\overrightarrow {{F_{12}}\;} \) là lực mà thông qua lò xo, xe (1) tác dụng lên xe (2).

Theo định luật II Niuton: \({F_{12}} = {m_2}.{a_2} = {m_2}.\dfrac{{\Delta {v_2}}}{{\Delta t}} = {m_2}.\dfrac{{{v_2} - 0}}{{\Delta t}}\,\,\,\,\,\left( 1 \right)\)

Gọi \(\overrightarrow {{F_{21}}\;} \) là lực mà thông qua lò xo, xe (2) tác dụng lên xe (1).

Theo định luật II Niuton: \({F_{21}} = {m_1}.{a_1} = {m_1}.\dfrac{{\Delta {v_1}}}{{\Delta t}} = {m_1}.\dfrac{{{v_1} - 0}}{{\Delta t}}\,\,\,\,\,\left( 2 \right)\)

Theo định luật III Niuton, về độ lớn: F₁₂ = F₂₁    (3)

Từ (1), (2) và (3) suy ra:

\({m_2}.\dfrac{{{v_2}}}{{\Delta t}}\, = {m_1}.\dfrac{{{v_1}}}{{\Delta t}} \Rightarrow {m_2} = \dfrac{{{v_1}}}{{{v_2}}}.{m_1} = \dfrac{{1,5}}{1}.400 = 600g\)

Vậy khối lượng xe lăn (2) là m₂ = 600g.

Đáp án : D