Dưới đây là lời giải chi tiết cho từng bài tập:
---
**Bài 1:**
Vật chuyển động tròn 150 vòng trong 2 phút 30 giây, bán kính R = 5 cm = 0,05 m.
- Thời gian: \( t = 2\,phút\,30\,giây = 150\,giây \)
a) Tần số \( f \):
\[
f = \frac{N}{t} = \frac{150}{150} = 1\, (vòng/s)
\]
b) Tốc độ góc \( \omega \):
\[
\omega = 2\pi f = 2\pi \times 1 = 2\pi \approx 6.28\, rad/s
\]
c) Gia tốc hướng tâm \( a_{ht} \):
Tốc độ dài \( v = \omega R = 6.28 \times 0.05 = 0.314\, m/s \)
\[
a_{ht} = \frac{v^2}{R} = \frac{(0.314)^2}{0.05} \approx \frac{0.0987}{0.05} = 1.974\, m/s^2
\]
---
**Bài 2:**
Vật khối lượng \( m_1 = 600\,g = 0.6\,kg \), tốc độ \( v_1 = 15\,m/s \)
Vật thứ 2 khối lượng \( m_2 = 1\,kg \), đứng yên \( v_2 = 0 \)
a) Động lượng của vật 1:
\[
p_1 = m_1 v_1 = 0.6 \times 15 = 9\, kg \cdot m/s
\]
b) Va chạm mềm (dính nhau):
Độ lớn vận tốc chung sau va chạm \( v \) được tính theo bảo toàn động lượng:
\[
m_1 v_1 + m_2 v_2 = (m_1 + m_2) v \Rightarrow v = \frac{m_1 v_1 + m_2 v_2}{m_1 + m_2} = \frac{0.6 \times 15 + 1 \times 0}{0.6 + 1} = \frac{9}{1.6} = 5.625\, m/s
\]
---
**Bài 3:**
Vật nặng \( m = 2\,kg \), cơ năng ban đầu \( W = 1000\,J \), \( g = 10\, m/s^2 \)
a) Cơ năng khi vật chạm đất:
Cơ năng bảo toàn, nên khi chạm đất cơ năng vẫn là \( 1000\,J \).
b) Tìm độ cao \( h \) khi động năng bằng 4 lần thế năng:
Gọi thế năng tại độ cao \( h \) là \( W_{t} = mgh \)
Động năng là \( W_{d} = W - W_{t} \)
Theo đề: \( W_{d} = 4 W_{t} \)
Thay:
\[
W - W_t = 4 W_t \Rightarrow W = 5 W_t \Rightarrow W_t = \frac{W}{5} = \frac{1000}{5} = 200\,J
\]
Từ đó:
\[
mgh = 200 \Rightarrow h = \frac{200}{2 \times 10} = 10\, m
\]
c) Tìm vận tốc khi động năng bằng 3 lần thế năng:
Giả sử:
\[
W_d = 3 W_t
\]
Tương tự:
\[
W - W_t = 3 W_t \Rightarrow W = 4 W_t \Rightarrow W_t = \frac{W}{4} = \frac{1000}{4} = 250\, J
\]
Từ đó:
\[
mgh = 250 \Rightarrow h = \frac{250}{2 \times 10} = 12.5\, m
\]
Vận tốc tại độ cao \( h \):
\[
W_d = \frac{1}{2} m v^2 = W - W_t = 1000 - 250 = 750\, J
\]
\[
v = \sqrt{\frac{2 W_d}{m}} = \sqrt{\frac{2 \times 750}{2}} = \sqrt{750} \approx 27.39\, m/s
\]
---
**Bài 4:**
Kim giây dài \( l_s = 18\,mm = 0.018\,m \), kim phút dài \( l_m = 16\,mm = 0.016\,m \)
a) Tốc độ góc:
- Kim giây quay 1 vòng trong 60 giây:
\[
\omega_s = \frac{2\pi}{60} = \frac{\pi}{30} \approx 0.105\, rad/s
\]
- Kim phút quay 1 vòng trong 3600 giây (60 phút):
\[
\omega_m = \frac{2\pi}{3600} = \frac{\pi}{1800} \approx 0.001745\, rad/s
\]
b) Tỷ lệ tốc độ dài:
Tốc độ dài \( v = \omega \times l \)
\[
v_m = \omega_m \times l_m = 0.001745 \times 0.016 = 2.792 \times 10^{-5}\, m/s
\]
\[
v_s = \omega_s \times l_s = 0.105 \times 0.018 = 0.00189\, m/s
\]
Tỷ lệ:
\[
\frac{v_m}{v_s} = \frac{2.792 \times 10^{-5}}{0.00189} \approx 0.0148
\]
---
**Bài 5:**
Tên lửa:
- Khối lượng ban đầu \( m_0 = 70\, t = 70000\, kg \)
- Vận tốc ban đầu \( v_0 = 200\, m/s \)
- Khí phụt ra khối lượng \( m_k = 5\, t = 5000\, kg \), vận tốc khí \( v_k = 250\, m/s \), ngược chiều tên lửa (giả sử chiều bay là dương)
Tính vận tốc tên lửa sau khi phụt khí \( v \).
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
\[
m_0 v_0 = (m_0 - m_k) v + m_k (v_k \times (-1))
\]
Giải \( v \):
\[
70000 \times 200 = (70000 - 5000) v - 5000 \times 250
\]
\[
14,000,000 = 65000 v - 1,250,000
\]
\[
65000 v = 14,000,000 + 1,250,000 = 15,250,000
\]
\[
v = \frac{15,250,000}{65000} \approx 234.6\, m/s
\]
---
**Tóm tắt kết quả:**
- Bài 1: \( f = 1\,Hz \), \( \omega = 6.28\, rad/s \), \( a_{ht} = 1.974\, m/s^2 \)
- Bài 2: a) \( p = 9\, kg \cdot m/s \), b) \( v = 5.625\, m/s \)
- Bài 3: a) \( W = 1000\, J \), b) \( h = 10\, m \), c) \( h = 12.5\, m \), \( v \approx 27.39\, m/s \)
- Bài 4: a) \( \omega_m = 0.001745\, rad/s \), \( \omega_s = 0.105\, rad/s \), b) tỉ lệ vận tốc dài \( v_m/v_s \approx 0.015 \)
- Bài 5: Vận tốc tên lửa sau phụt khí \( v \approx 234.6\, m/s \)
---
Nếu bạn cần giải thích chi tiết hơn hay hướng dẫn cách làm, hãy nói nhé!