Mời các em cùng nghiên cứu Bài 23: Động lượng và định luật bảo toàn động lượng.
Nội dung bài học giúp các em tìm hiểu về Động lượng- một đại lượng đặc trưng cho trạng thái của hệ không thay đổi theo thời gian, hay còn gọi là một đại lượng bảo toàn.
Vậy thì động lượng là gì ? Định luật bảo bảo toàn động lượng có ý nghĩa gì trong đời sống của chúng ta ?
Để trả lời cho những câu hỏi trên, các em hãy cùng nhau theo dõi bài học để tìm ra đáp án nhé.
a) Ví dụ.
Cầu thủ đá mạnh vào quả bóng, quả bóng đang đứng yên sẽ bay đi.
Hai hòn bi va chạm vào nhau, đổi hướng
Như vậy : Lực có độ lớn đáng kể tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ngắn, có thể gây ra biến đổi đáng kể trạng thái chuyển động của vật.
b) Xung lượng của lực.
Khi một lực \(\mathop F\limits^ \to \) tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian \(\Delta t\) thì tích \(\mathop F\limits^ \to \)\(\Delta t\) được định nghĩa là xung lượng của lực \(\mathop F\limits^ \to \) trong khoảng thời gian Dt ấy.
Ở định nghĩa này, ta giả thiết lực \(\Delta t\) không đổi trong thời gian ấy.
Đơn vị của xung lượng của lực là N.s
a) Tác dụng của xung lượng của lực.
Giả sử lực \(\mathop F\limits^ \to \) tác dụng vào vật có khối lượng m làm vật tốc vật biến thiên từ \(\overrightarrow {{V_1}} \) đến \(\overrightarrow {{V_2}} \) theo định luật II Niu Tơn
Ta có: \(\mathop a\limits^ \to = \frac{{\mathop {{v_2}}\limits^ \to - \mathop {{v_1}}\limits^ \to }}{{\Delta t}}\)
Theo định luật II Newton :
\(m\mathop a\limits^ \to = \mathop F\limits^ \to \) hay \(m\frac{{\mathop {{v_2}}\limits^ \to - \mathop {{v_1}}\limits^ \to }}{{\Delta t}} = \mathop F\limits^ \to \)
\( \to m\mathop {{v_2}}\limits^ \to - m\mathop {{v_1}}\limits^ \to = \Delta t.\mathop F\limits^ \to \)
Vậy xung lực của lực bằng độ biến thiên của tích \(\mathop P\limits^ \to = m.\mathop V\limits^ \to \)
b) Động lượng.
Động lượng \(\mathop P\limits^ \to \) của một vật là một véc tơ cùng hướng với vận tốc \(\mathop v\limits^ \to \) và được xác định bởi công thức \(\mathop P\limits^ \to = m.\vec v\)
Động lượng là đại lượng véctơ cùng phương và cùng chiều véctơ vận tốc.
Đơn vị động lượng: kg.m/s
c) Mối liên hệ giữa động lượng và xung lượng của lực.
Ta có : \(\mathop {{P_2}}\limits^ \to - \mathop {{P_1}}\limits^ \to = \mathop F\limits^ \to .\Delta t\)
\( \to \Delta \mathop P\limits^ \to = \mathop F\limits^ \to .\Delta t\)
Độ biến thiên động lượng của một vật trong khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.
Phát biểu này được xem như là một cách diễn đạt của định luật II Newton.
Ý nghĩa : Lực tác dụng đủ mạnh trong một khoảng thời gian thì có thể gây ra biến thiên động lượng của vật
Một hệ nhiều vật được gọi là cô lập khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc các ngoại lực cân bằng nhau.
Trong một hệ cô lập chỉ có nội lực tương tác giữa các vật.
Ví dụ: Xét hai bi tương tác không ma sát trên mặt phẳng ngang. Trường hợp này hệ được xem là hệ cô lập
Xét một hệ cô lập gồm hai vật theo định luật III Niutơn
\(\mathop {{F_1}}\limits^ \to = - \mathop {{F_2}}\limits^ \to \)
Độ biến thiên động lượng:
\(\Delta \overrightarrow {{p_1}} = {\overrightarrow F _1}\Delta t\)
\(\Delta \mathop {{\rm{ }}{p_2}}\limits_{}^ \to = \mathop {{F_2}}\limits^ \to \Delta t\)
Từ định luật III Niutơn: \(\Delta \mathop {\overrightarrow {{p_1}} }\limits_{}^{} = - \Delta \mathop {\overrightarrow {{p_2}} }\limits_{}^{} \)
\( \Rightarrow \Delta \mathop {{p_1}}\limits^ \to + \Delta \mathop {{p_2}}\limits^ \to = 0\)
\( \Rightarrow \Delta \mathop {{\rm{ }}p}\limits^ \to = \Delta \mathop {{p_1}}\limits^ \to + \Delta \mathop {{p_2}}\limits^ \to = 0\)
Độ biến thiên động của hệ bằng không, nghĩa là động lượng của hệ không đổi
\(\mathop {{p_1}}\limits^ \to + \mathop {{p_2}}\limits^ \to \) không đổi
Động lượng của một hệ cô lập là đại lượng được bảo toàn.
Xét một vật khối lượng \({m_1}\), chuyển động trên một mặt phẳng ngang với vân tốc \(\overrightarrow {{V_1}} \) đến va chạm vào một vật có khối lượng \({m_2}\) đang đứng yên. Sau va chạm hai vật nhấp làm một và cùng chuyển động với vận tốc \(\overrightarrow V \)
Theo định luật bảo toàn động lượng ta có :
\({m_1}\overrightarrow {{v_1}} = ({m_1} + {m_2})\overrightarrow v \)
Suy ra \(\mathop v\limits^ \to = \frac{{{m_1}{{\mathop v\limits^ \to }_1}}}{{{m_1} + {m_2}}}\)
Va chạm của hai vật như vậy gọi là va chạm mềm.
Một quả tên lửa có khối lượng M chứa một khối khí khối lượng m. Khi phóng tên lửa khối khí m phụt ra phía sau với vận tốc \(\mathop v\limits^ \to \) thì tên khối lượng M chuyển động với vận tốc \(\mathop V\limits^ \to \)
Theo định luật bảo toàn động lượng ta có :
\(m\mathop v\limits^ \to + M\mathop V\limits^ \to = 0\) → \(\mathop V\limits^ \to = - \frac{m}{M}\mathop v\limits^ \to \)
Hai vật chuyển động trên mặt phảng ngang, xác định động lượng của hệ vật trong các trường hợp sau biết khối lượng và vận tốc của các vật lần lượt là 400g và 200g; 6m/s và 12m/s
a) Hai vật chuyển động song song, cùng chiều.
b) Hai vật chuyển động song song, ngược chiều.
c) Hai vật chuyển động hợp nhau một góc vuông.
d) Véc tơ vận tốc của hai vật hợp nhau một góc \({120^0}.\)
Chọn chiều dương là chiều của \(\overrightarrow {{v_1}} \)
a. \(p{\rm{ }} = {\rm{ }}{m_1}{v_1} + {\rm{ }}{m_2}{v_{2}} = 4,8{\rm{ }}kg.m/s\)
b. \(p{\rm{ }} = {\rm{ }}{m_1}{v_1} - {\rm{ }}{m_2}{v_2} = 0\)
c. \(p = {\rm{ }}\sqrt {{{({m_1}{v_1})}^2} + {{({m_2}{v_2})}^2}} {\rm{ }} = 3,4kg.m/s\)
d. \(p = {\rm{ }}\sqrt {p_1^2 + p_2^2 + 2{p_1}{p_2}cos120} {\rm{ }} = 2,4kg.m/s\)
Một quả bóng 500g đang bay theo phương ngang với vận tốc 20m/s thì tới đập vào tường thẳng đứng và bật ngược trở lại theo đúng phương cũ với vận tốc có độ lớn như cũ. Tính:
a) Động lượng của quả bóng trước khi đập vào tường.
b) Độ biến thiên động lượng của quả bóng.
c) Lực trung bình do tường tác dụng vào quả bóng, biết thời gian bóng đập vào tường là 0,05s.
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của quả bóng sau khi đập vào tường
a. Trước khi đập vào tường: \(p{\rm{ }} = - mv = - 0,5.20{\rm{ }} = - 10kg.m/s\)
Sau khi đập vào tường: \(p' = {\rm{ }}mv = 10kg.m/s\)
b. Độ biến thiên động lượng \(\Delta p = {\rm{ }}p' - {\rm{ }}p = 20kg.m/s\)
c. \(\Delta p = {F_{tb}}.\Delta t{\rm{ }} \Rightarrow {F_{tb}} = 400N\)
Một viên đạn 10g chuyển động với vận tốc 1000m/s xuyên qua tấm gỗ. Sau đó vận tốc của viên đạn là 500m/s, thời gian viên đạn xuyên qua tấm gỗ là 0,01s. Tính độ biến thiên động lượng và lực cản trung bình của tấm gỗ.
Độ biến thiên động lượng:
\(\Delta p = m({v_2} - {\rm{ }}{v_1}) = 0,01\left( {500{\rm{ }} - 1000} \right) = - 5\left( {kg.m/s} \right)\)
Lực cản trung bình của tấm gỗ:
\({F_{tb}} = \frac{{\Delta p}}{{\Delta t}} = - 500{\rm{ }}\left( N \right)\)
Xem Video giải BT Bài 23 trang 126 SGK Vật lý 10 tại: javascript:;
Qua bài giảng Động lượng và định luật bảo toàn động lượng này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Định nghĩa được xung lượng của lực; nêu được bản chất ( tính chất vectơ) và đơn vị xung lượng của lực.
Định nghĩa được động lượng, nêu được bản chất ( tính chất vectơ) và đơn vị đo động lượng. Từ định luật Newton suy ra định lý biến thiên động lượng.
Phát biểu được định nghĩa hệ cô lập và định luật bảo tòan động lượng.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 10 Bài 23 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Một máy bay có khối lượng 160000 kg, bay với vận tốc 870 km/h. Tính động lượng của máy bay.
Một vật nhỏ khối lượng m = 2 kg trượt xuống một đường dốc thẳng nhẵn tại một thời điểm xác định có vận tốc 3 m/s, sau đó 4 s có vận tốc 7 m/s tiếp ngay sau đó 3s vật có động lượng (kg.m/s) là:
Một quả bóng đang bay ngang với động lượng thì đập vuông góc vào một bức tường thẳng đứng bay ngược trở lại theo phương vuông góc với bức tường với cùng độ lớn vận tốc. Độ biến thiên động lượng của quả bóng là:
Một quả bóng 500g đang bay theo phương ngang với vận tốc 20m/s thì tới đập vào tường thẳng đứng và bật ngược trở lại theo đúng phương cũ với vận tốc có độ lớn như cũ. Tính độ biến thiên động lượng của quả bóng.
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 Bài 23để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 126 SGK Vật lý 10
Bài tập 2 trang 126 SGK Vật lý 10
Bài tập 3 trang 126 SGK Vật lý 10
Bài tập 4 trang 126 SGK Vật lý 10
Bài tập 5 trang 126 SGK Vật lý 10
Bài tập 6 trang 126 SGK Vật lý 10
Bài tập 7 trang 127 SGK Vật lý 10
Bài tập 8 trang 127 SGK Vật lý 10
Bài tập 9 trang 127 SGK Vật lý 10
Bài tập 1 trang 148 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 2 trang 148 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 3 trang 148 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 4 trang 148 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 5 trang 148 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 6 trang 148 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 7 trang 148 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 23.1 trang 55 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.2 trang 55 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.3 trang 55 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.4 trang 55 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.5 trang 55 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.6 trang 56 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.7 trang 56 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.6 trang 56 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.2 trang 55 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.3 trang 55 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.4 trang 55 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.5 trang 55 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.6 trang 56 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.7 trang 56 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.8 trang 56 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.9 trang 56 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.10 trang 56 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.11 trang 56 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.12 trang 56 SBT Vật lý 10
Bài tập 23.12 trang 57 SBT Vật lý 10
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
Một máy bay có khối lượng 160000 kg, bay với vận tốc 870 km/h. Tính động lượng của máy bay.
Một vật nhỏ khối lượng m = 2 kg trượt xuống một đường dốc thẳng nhẵn tại một thời điểm xác định có vận tốc 3 m/s, sau đó 4 s có vận tốc 7 m/s tiếp ngay sau đó 3s vật có động lượng (kg.m/s) là:
Một quả bóng đang bay ngang với động lượng thì đập vuông góc vào một bức tường thẳng đứng bay ngược trở lại theo phương vuông góc với bức tường với cùng độ lớn vận tốc. Độ biến thiên động lượng của quả bóng là:
Một quả bóng 500g đang bay theo phương ngang với vận tốc 20m/s thì tới đập vào tường thẳng đứng và bật ngược trở lại theo đúng phương cũ với vận tốc có độ lớn như cũ. Tính độ biến thiên động lượng của quả bóng.
Một viên đạn 10g chuyển động với vận tốc 1000m/s xuyên qua tấm gỗ. Sau đó vận tốc của viên đạn là 500m/s, thời gian viên đạn xuyên qua tấm gỗ là 0,01s. Tính lực cản trung bình của tấm gỗ.
Phát biểu nào sau đây không đúng?
Trong quá trình nào sau đây, động lượng của vật không thay đổi?
Trên hình vẽ là đồ thị tọa độ – thời gian của một vật có khối lượng 3 kg. Động lượng của vật tại thời điểm t1 = 1s và thời điểm t2 = 5s lần lượt bằng:
Một quả bóng khối lượng 0,5 kg đang nằm yên thì được đá cho nó chuyển động với vận tốc 30 m/s. Xung lượng của lực tác dụng lên quả bóng bằng
Viên đạn khối lượng 10 g đang bay với vận tốc 600 m/s thì gặp một cánh cửa thép. Đạn xuyên qua cửa trong thời gian 0,001 s. Sau khi xuyên qua tường vận tốc của đạn còn 300 m/s. Lực cản trung bình của cửa tác dụng lên đạn có độ lớn bằng
Hệ gồm hai vật 1 và 2 có khối lượng và tốc độ lần lượt là 1 kg; 3 m/s và 1,5 kg; 2 m/s. Biết hai vật chuyển động theo hướng ngược nhau. Tổng động lượng của hệ này là
Nêu định nghĩa và ý nghĩa của động lượng.
Khi nào động lượng của một vật biến thiên?
Hệ cô lập là gì?
Phát biểu định luật bảo toàn động lượng. Chứng tỏ rằng định luật đó tương đương với định luật III Niu-tơn.
Động lượng được tính bằng.
A. N/s. B. N.s.
C. N.m. D. N.m/s.
Chọn đáp án đúng.
Một quả bóng đang bay ngang với động lượng thì đập vuông góc vào một bức tường thẳng đứng bay ngược trở lại theo phương vuông góc với bức tường với cùng độ lớn vận tốc. Độ biến thiên động lượng của quả bóng là:
A. . B. .
C. . D. .
Chọn đáp án đúng.
Một vật nhỏ khối lượng m = 2 kg trượt xuống một đường dốc thẳng nhẵn tại một thời điểm xác định có vận tốc 3 m/s, sau đó 4 s có vận tốc 7 m/s tiếp ngay sau đó 3 s vật có động lượng (kg.m/s) là:
A. 6
B. 10
C. 20
D. 28
Xe A có khối lượng 1000 kg và có vận tốc 60 km/h; xe B có khối lượng 2000 kg và có vận tốc 30 km/h. So sánh động lượng của chúng.
Một máy bay có khối lượng 160000 kg, bay với vận tốc 870 km/h. Tính động lượng của máy bay.
Đơn vị của động lượng là gì?
A.kg.m.s2.
B.kg.m.s.
C.kg.m/s.
D.kg/m.s.
Một quả bóng khối lượng m đang bay ngang với vận tốc v thì đập vào một bức tường và bật trở lại với cùng vận tốc. Độ biến thiên động lượng của quả bóng là bao nhiêu?
Hai vật có khối lượng m1 = 1kg, m2 = 3kg chuyển động với các vận tốc v1 = 3m/s và v2 = 1m/s. Tìm tổng động lượng (phương, chiều, độ lớn) của hệ trong các trường hợp:
a) \(\overrightarrow {{v_1}} \) và \(\overrightarrow {{v_2}} \) cùng hướng.
b) \(\overrightarrow {{v_1}} \) và \(\overrightarrow {{v_2}} \) cùng phương, ngược chiều.
c) \(\overrightarrow {{v_1}} \) vuông góc \(\overrightarrow {{v_2}} \).
d) \(\overrightarrow {{v_1}} \) hợp với \(\overrightarrow {{v_2}} \) góc 120o.
Giải lại bài tập 1 ở bài 16 bằng cách áp dụng định luật bảo toàn động lượng. Xe lăn 1 có khối lượng m1 = 400g có gắn một lò xo. Xe lăn 2 có khối lượng m2. Ta cho hai xe áp gần nhau bằng cách buộc dây để nén lò xo (hình 16.6). Khi ta đốt dây buộc, lò xo dãn ra, và sau một thời gian Δt rất ngắn, hai xe đi về hai phía ngược nhau với tốc độ v1 = 1.5m/s; v2 = 1m/s. Tính m2 (bỏ qua ảnh hưởng của ma sát trong thời gian Δt).
Một quả cầu rắn có khối lượng m = 0,1kg chuyển động với vận tốc v = 4m/s trên mặt phẳng nằm ngang. Sau khi va chạm vách cứng, nó bị bật trở lại với cung vận tốc 4m/s. Hỏi độ biến thiên động lượng của vật sau va chạm là bao nhiêu? Tính xung lực (hướng và độ lớn) của vách tác dụng lên quả cầu nếu thời gian va chạm là 0,05s.
Bắn một hòn bi thép với vận tốc v vào một hòn bi thủy tinh đang nằm yên. Sau khi va chạm hai hòn bi cùng chuyển động về phía trước, nhưng bi thủy tinh có vận tốc gấp ba lần vận tốc của bi thép. Tìm vận tốc của mỗi hòn bi sau va chạm. Biết khối lượng bi thép bằng ba lần khối lượng bi thủy tinh.
Một người có khối lượng 60kg thả mình rơi tự do từ một cầu nhảy ở độ cao 3m xuống nước và sau khi chạm mặt nước được 0,55s thì dừng chuyển động. Tìm lực cản mà nước tác dụng lên người.
Một vật khối lượng 1 kg rơi tự do với gia tốc 9,8 m/s2 từ trên cao xuống trong khoảng thời gian 0,5 s. Xung lượng của trọng lực tác dụng lên vật và độ biến thiên động lượng của vật có độ lớn bằng :
A. 50 N.s ; 5 kg.m/s.
B. 4,9 N.s ; 4,9 kg.m/s.
C. 10 N.s ; 10 kg.m/s.
D. 0,5 N.s ; 0,5 kg.m/s.
Một chiếc xe khối lượng 10 kg đang đỗ trên mặt sàn phẳng nhẵn. Tác dụng lên xe một lực đẩy 80 N trong khoảng thời gian 2 s, thì độ biến thiên vận tốc của xe trong khoảng thời gian này có độ lớn bằng :
A. 1,6 m/s. B. 0,16 m/s.
C. 16 m/s. D. 160 m/s.
Một viên bi thuỷ tinh khối lượng 5 g chuyển động trên một máng thẳng ngang với vận tốc 2 m/s, tới va chạm vào một viên bi thép khối lượng 10 2 đang nằm yên trên cùng máng thẳng đó và đẩy viên bi thép chuyển động với vận tốc 1,5 m/s cùng chiều với chuyển động ban đầu của viên bi thuỷ tinh. Xác định độ lớn của vận tốc và chiều chuyển động của viên bi thuỷ tinh sau khi va chạm với viên bi thép. Coi các viên bi như các chất điểm. Bỏ qua ma sát.
A. 0,5 m/s, cùng chiều ban đầu.
B. 1 m/s, ngược chiều ban đầu.
C. 0,75 m/s, ngược chiều ban đầu.
D. 1,5 m/s, cùng chiều ban đầu.
Từ độ cao 20 m, một viên bi khối lượng 10 g rơi tự do với gia tốc 10 m/s2 xuống tới mặt đất và nằm yên tại đó. Xác định xung lượng của lực do mặt đất tác dụng lên viên bi khi chạm đất.
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 *