Câu 11.3 trang 61 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao

Có hai quả cầu rỗng, kích thước, khối lượng và hình dáng bên ngoài giống nhau. Một quả làm bằng nhôm, một quả bằng đồng. Chỉ với một tấm bìa cứng, bạn Hùng đã phân biệt được quả cầu nhôm và quả cầu đồng.

Hãy dự đoán và giải thích cách làm của bạn Hùng.

Giải

Dùng kiến thức về momen quán tính.

Có thể bạn Hùng đã làm như sau:

- Dùng tấm bìa cứng làm một mặt phẳng nghiêng

- Đặt hai quả cầu cạnh nhau trên đỉnh dốc rồi thả cho tự lăn xuống dốc

- Sẽ thấy một quả lăn nhanh hơn quả kia.

Từ đó, bạn Hùng kết luận quả quả lăn nhanh hơn là quả cầu nhôm, quả kia làm bằng đồng.

Giải thích:                                         

Hai quả cầu cùng lăn không trượt, trong đó phải có thành phần chuyển động tròn. Mà trong chuyển động tròn, đại lượng quyết định gia tốc không phải khối lượng mà là momen quán tính.

Tuy hai quả cầu cùng khối lượng và kích thước bên ngoài, nhưng do khối lượng riêng của nhôm nhỏ hơn của đồng nên lớp vỏ nhôm của quả cầu nhôm sẽ dày hơn. Do đó momen quán tính của quả cầu nhôm nhỏ hơn của quả cầu đồng. Vì vậy quả cầu nhôm lăn nhanh hơn 

Sachbaitap.com