Chào các em học sinh thân mến!
Cô sẽ hướng dẫn các em giải chi tiết bài tập này theo các bước rõ ràng nhé. Đây là một bài tập điển hình về Định luật bảo toàn động lượng, một kiến thức rất quan trọng trong chương trình Vật lý 10 của chúng ta.

Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ áp dụng Định luật bảo toàn động lượng.

Lý do là vì đề bài cho biết nội lực (lực nổ do thuốc súng cháy) rất lớn so với các ngoại lực (như trọng lực của súng, đạn và lực cản không khí). Do đó, trong khoảng thời gian rất ngắn ngay trước và ngay sau khi bắn, hệ “súng và đạn” có thể được coi là một hệ kín.

Chúng ta sẽ thực hiện giải bài toán theo các bước sau:

Bước 1: Tóm tắt và đổi đơn vị

Để tính toán chính xác, chúng ta cần đưa tất cả các đại lượng về đơn vị chuẩn trong hệ SI.

• Khối lượng súng: \( M = 4 \text{ kg} \)
• Khối lượng đạn: \( m = 25 \text{ g} = 0.025 \text{ kg} \)
• Vận tốc của đạn lúc thoát khỏi nòng: \( v = 800 \text{ m/s} \)
• Cần tìm: Vận tốc giật lùi của súng \( V \)

Bước 2: Chọn hệ quy chiếu

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của viên đạn sau khi thoát khỏi nòng súng.

Bước 3: Viết biểu thức động lượng của hệ trước và sau khi bắn

• Trước khi bắn: Cả súng và đạn đều đứng yên, nên vận tốc của hệ bằng 0. Do đó, tổng động lượng của hệ trước khi bắn bằng 0.
  
  \( p_{\text{trước}} = 0 \)
• Ngay sau khi bắn:
  • Đạn có khối lượng \( m \) chuyển động với vận tốc \( v \) theo chiều dương đã chọn. Động lượng của đạn là \( p_đ = m \cdot v \).
  • Súng có khối lượng \( M \) chuyển động giật lùi với vận tốc \( V \). Động lượng của súng là \( p_s = M \cdot V \).

  Tổng động lượng của hệ ngay sau khi bắn là:
  
  \( p_{\text{sau}} = p_đ + p_s = m \cdot v + M \cdot V \)

Bước 4: Áp dụng Định luật bảo toàn động lượng

Theo Định luật bảo toàn động lượng, động lượng của hệ kín được bảo toàn, nghĩa là động lượng trước và sau tương tác bằng nhau:

\[ p_{\text{trước}} = p_{\text{sau}} \]
\[ \Leftrightarrow 0 = m \cdot v + M \cdot V \]

Bước 5: Tính vận tốc giật lùi của súng

Từ biểu thức của định luật bảo toàn động lượng, ta rút ra vận tốc \( V \) của súng:

\[ M \cdot V = – m \cdot v \]
\[ \Rightarrow V = -\frac{m \cdot v}{M} \]

Bây giờ, chúng ta thay số liệu đã có vào công thức:

\[ V = -\frac{0.025 \cdot 800}{4} \]
\[ V = -\frac{20}{4} \]
\[ V = -5 \text{ (m/s)} \]

Kết luận:

Vậy, vận tốc giật lùi của súng là 5 m/s.

Dấu “-” trong kết quả cho thấy súng chuyển động ngược chiều với chiều chuyển động của đạn (tức là ngược với chiều dương mà ta đã chọn), điều này hoàn toàn phù hợp với hiện tượng giật lùi trong thực tế.

Rất đơn giản phải không nào? Chỉ cần nắm vững lý thuyết và thực hiện cẩn thận từng bước, các em sẽ giải quyết được bài toán này một cách dễ dàng.

Chúc các em học tốt môn Vật lý