a. Thí nghiệm hai xe va chạm đàn hồi

Dụng cụ:

• Xe A, xe B (giống nhau về khối lượng, hình dạng).
• 2 quả cầu kim loại gắn ở đầu xe (dùng để tạo va chạm đàn hồi).
• Mặt phẳng nghiêng nhỏ hoặc máng thí nghiệm cho xe chuyển động dễ dàng.

Cách tiến hành:

1. Gắn quả cầu kim loại vào đầu mỗi xe để tạo điều kiện cho va chạm đàn hồi (ít hao hụt năng lượng).
2. Đặt xe A ở đầu máng và xe B ở vị trí đứng yên giữa máng.
3. Cho xe A chuyển động về phía xe B và va chạm trực diện.

Hiện tượng xảy ra:

• Sau va chạm, xe A dừng lại hoặc chuyển động chậm hơn.
• Xe B chuyển động với tốc độ tương đương với tốc độ ban đầu của xe A (nếu khối lượng hai xe bằng nhau).
• Tổng động năng và động lượng trước và sau va chạm xấp xỉ được bảo toàn (vì ít tổn thất do ma sát và biến dạng).

b. Thí nghiệm hai xe va chạm mềm

Dụng cụ:

• Xe A, xe B.
• 2 miếng nhựa dính (gắn vào đầu xe để chúng dính lại sau va chạm).
• Mặt phẳng nghiêng nhỏ hoặc máng trượt.

Cách tiến hành:

1. Gắn miếng nhựa dính vào đầu mỗi xe để tạo điều kiện cho va chạm mềm (hai xe dính lại sau va chạm).
2. Đặt xe B đứng yên, cho xe A chuyển động và va chạm trực diện với xe B.

Hiện tượng xảy ra:

• Sau va chạm, hai xe dính vào nhau và cùng chuyển động với vận tốc chung.
• Động lượng được bảo toàn, nhưng một phần động năng bị chuyển hóa thành nhiệt năng, âm thanh, và biến dạng (năng lượng không được bảo toàn hoàn toàn).
• Hiện tượng đặc trưng của va chạm mềm: hợp nhất thành một vật sau va chạm.

1. Tính đàn hồi:

• Là khả năng của lò xo trở về trạng thái ban đầu sau khi bị biến dạng (nén, kéo hoặc uốn) khi lực tác dụng bị loại bỏ.
• Đây là đặc điểm quan trọng giúp lò xo hấp thụ và truyền lực trong nhiều ứng dụng như giảm xóc xe, cân đo lực,…

2. Độ cứng của lò xo (hệ số đàn hồi k):

• Là đại lượng đo mức độ “cứng” hay “mềm” của lò xo.
• Được xác định theo công thức: F = kx, trong đó:
  
• • F là lực tác dụng,
  • k là độ cứng,
  • x là độ biến dạng (độ giãn hoặc nén).
• Đơn vị: N/m (Newton trên mét).
• Lò xo có độ cứng lớn thì khó biến dạng hơn (cần lực lớn hơn để kéo giãn cùng một đoạn).

3. Độ biến dạng (x):

• Là sự thay đổi chiều dài của lò xo so với trạng thái ban đầu khi có lực tác dụng (nén hoặc kéo).
• Tính theo công thức: x = |l - l₀|, trong đó:
  
• • l là chiều dài sau biến dạng,
  • l₀ là chiều dài tự nhiên của lò xo.
• Độ biến dạng tỷ lệ thuận với lực tác dụng trong giới hạn đàn hồi.

1. Tăng độ ma sát giữa vật và bề mặt chuyển động

Ứng dụng: Xe cộ khi vào cua, đu quay, hay tàu lượn siêu tốc.

Giải pháp:

• Sử dụng lốp xe có rãnh sâu, chất liệu cao su đặc biệt để tăng ma sát.
• Thiết kế mặt đường có lớp nhám hoặc nghiêng vào trong để hỗ trợ lực hướng tâm.
• Trong các trò chơi cảm giác mạnh, sử dụng dây đai cố định để tránh trượt do lực ly tâm.

2. Giới hạn tốc độ chuyển động phù hợp với bán kính quỹ đạo

Ứng dụng: Giao thông đường bộ và đường sắt, máy ly tâm, cánh tay robot.

Giải pháp:

• Đặt biển báo giới hạn tốc độ tại các đoạn cua gắt hoặc đường tròn.
• Thiết kế hệ thống điều khiển tự động giảm tốc khi góc cua hẹp.
• Tính toán bán kính quỹ đạo và điều chỉnh tốc độ sao cho lực hướng tâm không vượt quá khả năng chịu đựng của người hoặc vật.

3. Củng cố kết cấu và bảo vệ người dùng khỏi tác động lực ly tâm

Ứng dụng: Tàu lượn, máy móc công nghiệp quay nhanh, trạm không gian quay.

Giải pháp:

• Tăng cường khung chịu lực và thiết kế đối trọng để đảm bảo cân bằng.
• Trang bị thiết bị bảo hộ như dây đai an toàn, mũ bảo hiểm, ghế ôm sát người.
• Trong môi trường đặc biệt (trạm không gian), thiết kế module quay với tốc độ chậm và kiểm soát lực giả trọng lực cẩn thận.