Nội dung bài học Bài 29: Định luật bảo toàn động lượng môn Vật Lý 10 chương trình SGK Kết nối tri thức được DapAnHay trình bày bên dưới đây sẽ giúp các em tìm hiểu về Động lượng và định luật bảo toàn động lượng. Nội dung chi tiết mời các em cùng tham khảo bên dưới đây nhé!
a. Hệ kín (hay hệ cô lập)
- Một hệ nhiều vật được gọi là hệ kín khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các lực ấy cân bằng nhau. Trong một hệ kín, chỉ có các nội lực (các lực tác dụng giữa các vật trong hệ) tương tác giữa các vật. Các nội lực này theo định luật 3 Newton thực đối nhau từng đổi một.
b. Định luật bảo toàn động lượng
- Xét một hệ kín gồm hai vật trượt trên một đệm khí đến va chạm với nhau. Vì các lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \) là cặp nội lực trực đối nhau, nên theo định luật III Newton, ta viết:
\(\overrightarrow {{F_1}} \) = - \(\overrightarrow {{F_2}} \) (29.1)
- Dưới tác dụng của các lực \(\overrightarrow {{F_1}} \) và \(\overrightarrow {{F_2}} \), trong khoảng thời gian \(\Delta t\), động lượng của mỗi vật có độ biến thiên lần lượt là \(\Delta \overrightarrow {{p_1}} \) và \(\Delta \overrightarrow {{p_2}} \)
- Áp dụng công thức \(\overrightarrow {{F}} \Delta t = \Delta \overrightarrow p \) cho từng vật, ta có:
\(\left\{ \begin{array}{l}
\overrightarrow {{F_1}} \Delta t = \Delta \overrightarrow {{p_1}} \\
\overrightarrow {{F_2}} \Delta t = \Delta \overrightarrow {{p_2}}
\end{array} \right.\) (29.2)
- Từ (29.1) và (29.2), suy ra:
\(\Delta \overrightarrow {{p_1}} = - \Delta \overrightarrow {{p_2}} \) hay \(\Delta \overrightarrow {{p_1}} + \Delta \overrightarrow {{p_2}} = \overrightarrow 0 \)
- Gọi \(\Delta \overrightarrow {{p_1}} + \Delta \overrightarrow {{p_2}} = \overrightarrow 0 \) là động lượng toàn phần của hệ. Ta có biến thiên động lượng toàn phần của hệ bằng tổng các biến thiên động lượng của mỗi vật: \(\Delta \overrightarrow p = \Delta \overrightarrow {{p_1}} + \Delta \overrightarrow {{p_2}} = \overrightarrow 0 \)
- Biến thiên động lượng của hệ bằng không, nghĩa là động lượng toàn phần của hệ không đổi.
\(\overrightarrow p = {\overrightarrow p _1} + {\overrightarrow p _2}\) = không đổi
- Kết quả này có thể mở rộng cho hệ kín gồm nhiều vật.
- Từ đó, ta có thể phát biểu: Động lượng toàn phần của hệ kín là một đại lượng bảo toàn.
- Phát biểu trên được gọi là định luật bảo toàn động lượng.
- Định luật bảo toàn động lượng có nhiều ứng dụng thực tế: giải các bài toán va chạm, làm cơ sở cho nguyên tắc chuyển động phản lực.
- Một hệ nhiều vật tác dụng lẫn nhau được gọi là hệ kín (hay hệ cô lập) khi không có ngoại lực tác dụng vào hệ hoặc khi các ngoại lực cân bằng nhau. - Định luật bảo toàn động lượng: “Động lượng toàn phần của hệ kín là một đại lượng bảo toàn”. |
---|
Có hai kiểu va chạm thường gặp là va chạm đàn hồi và va chạm mềm.
a. Va chạm đàn hồi
Hình 29.1 mô tả một thí nghiệm về va chạm đàn hồi.
Hình 29.1. Va chạm đàn hồi
- Dùng hai xe A và B giống nhau, ở đầu mỗi xe có gắn một quả cầu kim loại nhỏ, cho xe A chuyển động với vận tốc vA = v tới va chạm với xe Bđang đứng yên. Kết quả của va chạm làm xe A đang chuyển động thì dừng lại, còn xe B đang đứng yên thì chuyển động với đúng vận tốc V'B = v.
- Va chạm như thế gọi là va chạm đàn hồi.
b. Va chạm mềm
- Hình 29.2 mô tả một thí nghiệm về va chạm mềm.
Hình 29.2. Va chạm mềm
- Dùng hai xe A và B giống nhau, ở đầu mỗi xe có gắn một miếng nhựa dính. Cho xe A chuyển động với vận tốc vA = v tới va chạm với xe kia đang đứng yên. Sau va chạm, cả hai xe dính vào nhau và chuyển động với vận tốc bằng VAB = v/2. Kiểu va chạm “dính” này gọi là va chạm mềm.
Có hai kiểu va chạm thường gặp là va chạm đàn hồi và va chạm mềm. |
---|
Bài 1: Một lực 50 N tác dụng vào một vật có khối lượng m = 0,1 kg ban đầu nằm yên; thời gian tác dụng là 0,01 s. Xác định vận tốc của vật.
Hướng dẫn giải
*Cách 1:
Ta có, biến thiên động lượng thì bằng xung lượng của lực:
\(\Delta \overrightarrow p = \overrightarrow F \Delta t \Leftrightarrow m\overrightarrow v - m\overrightarrow {{v_0}} = \overrightarrow F \Delta t\)
Mặt khác, theo đầu bài ta có: \({v_0} = 0m/s\) (do ban đầu nằm yên)
Ta suy ra:
\(\begin{array}{l}m\overrightarrow v - \overrightarrow 0 = \overrightarrow F \Delta t \Rightarrow m\overrightarrow v = \overrightarrow F \Delta t\\ \Rightarrow mv = F.\Delta t\\ \Rightarrow v = \dfrac{{F.\Delta t}}{m} = \dfrac{{50.0,01}}{{0,1}} = 5m/s\end{array}\)
*Cách 2:
Theo định luật II Newton ta có:
\(a = \frac{F}{m} = \frac{{50}}{{0,1}} = 500(m/s^2)\)
Lại có: \(v = {v_0} + at = 0 + 500.0,01 = 5(m/s)\)
(vật ban đầu nằm yên nên \({v_0}=0\))
Bài 2: Một vật khối lượng 0,7 kg đang chuyển động theo phương ngang với tốc độ 5 m/s thì va chạm vào bức tường thẳng đứng. Nó nảy ngược trở lại với tốc độ 2 m/s. Chọn chiều dương là chiều bóng nảy ra. Độ thay đổi động lượng của nó là:
A. 3,5 kg.m/s
B. 24,5 kg.m/s
C. 4,9 kg.m/s
D. 1,1 kg.m/s
Hướng dẫn giải
Độ biến thiên động lượng: Δp = p2 - p1 = mv2 - (-mv1)= 4,9 kg.m/s.
Bài 3: Một quả bóng có khối lượng m = 300g va chạm vào tường và nảy trở lại với cùng vận tốc. Vận tốc của bóng nước va chạm là + 5m/s. Độ biến thiên động lượng của bóng là:
A. 1,5 kg.m/s
B. -3 kg.m/s
C. -1,5 kg.m/s
D. 3 kg.m/s
Hướng dẫn giải
Độ biến thiên động lượng:
Δp = p2 - p1 = - mv - mv = -2mv = -3 kg.m/s.
Sau bài học này, học sinh có thể:
- Nêu được khái niệm hệ cô lập và lấy ví dụ về hệ cô lập.
- Phát biểu được định luật bảo toàn động lượng đối với hệ cô lập.
- Viết được biểu thức của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ gồm hai vật.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật Lý 10 KNTT Bài 29 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Tại thời điểm \({{\rm{t}}_0}{\rm{ = 0}}\), một vật m = 500g rơi tự do không vận tốc đầu từ độ cao 80m xuống đất với g=10m/s2. Động lượng của vật tại thời điểm t = 2s có
Từ độ cao h = 80 m, ở thời điểm \({{\rm{t}}_0}{\rm{ = 0}}\) một vật m = 200g được ném ngang với vận tốc ban đầu \({v_0} = 10\sqrt 3 \) m/s, gia tốc trọng trường g = 10m/s2. Động lượng của vật ở thời điểm t = 1s có
Một vật m = 200g chuyển động tròn đều tâm O trong mặt phẳng Oxy với tốc độ góc \(\omega = \pi \) (rad/s) như hình vẽ, thời điểm t0 = 0 vật có tọa độ (-5; 0). Động lượng của vật tại thời điểm t = 0,5s có
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật Lý 10 KNTT Bài 29để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Giải câu hỏi trang 113 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 1 trang 114 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 114 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 1 trang 115 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 115 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 10 DapAnHay
Tại thời điểm \({{\rm{t}}_0}{\rm{ = 0}}\), một vật m = 500g rơi tự do không vận tốc đầu từ độ cao 80m xuống đất với g=10m/s2. Động lượng của vật tại thời điểm t = 2s có
Từ độ cao h = 80 m, ở thời điểm \({{\rm{t}}_0}{\rm{ = 0}}\) một vật m = 200g được ném ngang với vận tốc ban đầu \({v_0} = 10\sqrt 3 \) m/s, gia tốc trọng trường g = 10m/s2. Động lượng của vật ở thời điểm t = 1s có
Một vật m = 200g chuyển động tròn đều tâm O trong mặt phẳng Oxy với tốc độ góc \(\omega = \pi \) (rad/s) như hình vẽ, thời điểm t0 = 0 vật có tọa độ (-5; 0). Động lượng của vật tại thời điểm t = 0,5s có
Một xe có khối lượng 5 tấn bắt đầu hãm phanh chuyển động thẳng chậm dần đều dừng lại hẳn sau 20s kể từ lúc bắt đầu hãm phanh, trong thời gian đó xe chạy được 120m. Động lượng của xe lúc bắt đầu hãm phanh có độ lớn bằng
Một vật nhỏ khối lượng m = 2kg chuyển động thẳng nhanh dần đều tại một thời điểm xác định vận tốc của vật là 3m/s, sau đó 4s có vận tốc 7m/s. Tiếp ngay sau đó 3s động lượng của vật có độ lớn bằng
Hai xe 1 và 2 chuyển động thẳng đều trên cùng một đường thẳng, ngược chiều có khối lượng tốc độ tương ứng là 5 tấn, 54 km/h và 4000 kg, 10 m/s. Khi nói về véc tơ động lượng của hai xe hệ thức đúng là
Một vật m chuyển động thẳng nhanh dần đều không vận tốc ban đầu gọi p và v lần lượt là độ lớn của động lượng và vận tốc của vật đồ thị của động lượng theo vận tốc có dạng là hình
Hai vật 1 và 2 chuyển động thẳng đều trên cùng một đường thẳng AB, cùng chiều từ A đến B có khối lượng tốc độ tương ứng với mỗi vật là 5kg, 36km/h và 4kg, 15m/s. Véc tơ tổng động lượng của hệ hai xe có
Hai vật 1 và 2 chuyển động thẳng đều trên cùng một đường thẳng AB, vật 1 chuyển động theo chiều từ A đến B với khối lượng 5kg, tốc độ 54km/h, vật 2 chuyển động theo chiều từ B đến A với khối lượng 4kg, tốc độ 36km/h. Véc tơ tổng động lượng của hệ hai vật có
Ba vật 1; 2 và 3 chuyển động thẳng đều có khối lượng tốc độ tương ứng với mỗi vật là 1kg, 2m/s; 2kg, 1,5m/s và 5kg, \(\sqrt 3 \)m/s. Hai vật 1 và 2 chuyển động theo chiều dương trên trục Ox, vật 3 chuyển động theo chiều dương trên trục Oy, hệ trục Oxy vuông góc. Véc tơ tổng động lượng của hệ ba vật có
Hãy cho ví dụ về hệ kín.
Một hệ gồm hai vật có khối lượng lần lượt là m1 và m2 , chuyển động với vận tốc có độ lớn lần lượt là v1 và v2 hướng vào nhau. Bỏ qua mọi ma sát và lực cản của không khí. Viết biểu thức của định luật bảo toàn động lượng cho hệ này.
1. Hãy tính động lượng và động năng của hệ trước và sau va chạm đàn hồi (Hình 29.1).
2. Từ kết quả tính được rút ra nhận xét gì?
1. Hãy tính động lượng và động năng của hệ trong Hình 29.2 trước và sau va chạm.
2. Từ kết quả tính được rút ra nhận xét gì?
Trong Hình 29.3, nếu kéo bi (1) lên thêm một độ cao h rồi thả ra. Con lắc sẽ rơi xuống và va chạm với hai con lắc còn lại. Hãy dự đoán xem va chạm là va chạm gì. Con lắc (2), (3) lên tới độ cao nào? Làm thí nghiệm để kiểm tra.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *