PHÂN TÍCH VÀ GIẢI BÀI TOÁN

Bước 1: Tóm tắt và đổi đơn vị các đại lượng.

Để tính toán chính xác trong Vật lý, việc đầu tiên và quan trọng nhất là đưa tất cả các đại lượng về đơn vị chuẩn trong hệ SI.

– Tốc độ bắn: 600 viên/phút. Ta cần đổi ra đơn vị viên/giây.

\( n = \frac{600 \text{ viên}}{1 \text{ phút}} = \frac{600 \text{ viên}}{60 \text{ giây}} = 10 \) viên/giây.

– Khối lượng của một viên đạn: \( m = 20 \text{ g} \). Ta đổi ra kilogam (kg).

\( m = 20 \text{ g} = 0,02 \text{ kg} \).

– Vận tốc của đạn khi rời nòng: \( v = 800 \text{ m/s} \).

– Thời gian ta xét để tính lực trung bình là: \( \Delta t = 1 \text{ giây} \).

Bước 2: Áp dụng kiến thức đã học để phân tích hiện tượng.

Khi súng bắn, đạn được đẩy đi về phía trước với vận tốc \( v \). Ban đầu, đạn đứng yên trong nòng súng (vận tốc bằng 0), sau đó đạt vận tốc \( v \). Như vậy, động lượng của mỗi viên đạn đã thay đổi.

– Độ biến thiên động lượng của một viên đạn là:

\( \Delta p_1 = p_{\text{sau}} – p_{\text{trước}} = m \cdot v – m \cdot 0 = m \cdot v \)

Theo định luật III Newton, khi súng tác dụng một lực đẩy đạn về phía trước, thì đạn cũng tác dụng lại súng một phản lực có độ lớn bằng nhau nhưng ngược chiều. Lực này làm súng giật lùi và đè lên vai người bắn.

Do đó, lực trung bình mà súng đè lên vai người bắn có độ lớn bằng tổng lực giật do các viên đạn gây ra trong một khoảng thời gian.

Ta có thể sử dụng dạng tổng quát của định luật II Newton liên quan đến động lượng: Lực tác dụng trung bình bằng tốc độ biến thiên của tổng động lượng.

\[ F_{tb} = \frac{\Delta P}{\Delta t} \]
Trong đó \( \Delta P \) là tổng độ biến thiên động lượng của hệ trong khoảng thời gian \( \Delta t \).

Bước 3: Thực hiện tính toán.

Chúng ta cần tính lực trung bình trong mỗi giây, do đó ta chọn khoảng thời gian xét là \( \Delta t = 1 \text{ s} \).

– Trong 1 giây, số viên đạn được bắn ra là: \( n = 10 \) viên.

– Tổng độ biến thiên động lượng của 10 viên đạn trong 1 giây là:

\( \Delta P = n \times \Delta p_1 = n \times (m \cdot v) \)

– Thay số vào, ta có:

\( \Delta P = 10 \times 0,02 \times 800 = 160 \text{ kg.m/s} \)

– Lực trung bình đè lên vai người bắn trong 1 giây chính là:

\( F_{tb} = \frac{\Delta P}{\Delta t} = \frac{160}{1} = 160 \text{ N} \)

Bước 4: Kết luận và chọn đáp án.

Lực trung bình đè lên vai người bắn trong mỗi giây là 160 N.

So sánh với các đáp án đã cho, ta thấy đáp án D. 160 N là chính xác.

Chúc các em học tốt! Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi nhé.