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
Hai viên bi có khối lượng 2 g và 3 g, chuyển động trên mặt phẳng ngang không ma sát với vận tốc 6 m/s (viên bi 2 g) và 4 m/s (viên bi 3 g) theo hai phương vuông góc (Hình 23.1). Xác định tổng động lượng của hệ hai viên bi.
Một người khối lượng 50 kg đứng ở phía đuôi của một chiếc thuyền khối lượng 450 kg đang đỗ trên mặt hồ phẳng lặng. Người này bắt đầu đi về phía đầu thuyền. Xác định vận tốc chuyển động của thuyền trong hai trường hợp :
a) vận tốc của người đối với mặt hồ là 0,5 m/s.
b) vận tốc của người đối với thuyền là 0,5 m/s.
Một xe nhỏ chở cát khối lượng 98 kg đang chạy với vận tốc 1 m/s trên mặt đường phẳng ngang không ma sát. Một vật nhỏ khối lượng 2 kg bay theo phương ngang với vận tốc 6 m/s (đối với mặt đường) đến xuyên vào trong cát. Xác định vận tốc của xe cát sau khi vật nhỏ xuyên vào nó trong hai trường hợp :
a) Vật bay đến ngược chiều chuyển động của xe cát.
b) Vật bay đến cùng chiều chuyển động của xe cát.
Một người khối lượng 50 kg đứng ở phía đuôi của một chiếc thuyền khối lượng 450 kg đang đỗ trên mặt hồ phẳng lặng. Người này bắt đầu đi về phía đầu thuyền. Xác định vận tốc chuyển động của thuyền trong hai trường hợp :
a) vận tốc của người đối với mặt hồ là 0,5 m/s.
b) vận tốc của người đối với thuyền là 0,5 m/s.
Một xe nhỏ chở cát khối lượng 98 kg đang chạy với vận tốc 1 m/s trên mặt đường phẳng ngang không ma sát. Một vật nhỏ khối lượng 2 kg bay theo phương ngang với vận tốc 6 m/s (đối với mặt đường) đến xuyên vào trong cát. Xác định vận tốc của xe cát sau khi vật nhỏ xuyên vào nó trong hai trường hợp :
a) Vật bay đến ngược chiều chuyển động của xe cát.
b) Vật bay đến cùng chiều chuyển động của xe cát.
Một quả lựu đạn, đang bay theo phương ngang với vận tốc 10 m/s, bị nổ , và tách thành hai mảnh có trọng lượng 10 N và 15 N. Sau khi nổ, mảnh to vẫn chuyển động theo phương ngang với vận tốc 25 m/s. Lấy g ~ 10 m/s2. Xác định vận tốc và phương chuyển động của mảnh nhỏ.
Một quả cầu khối lượng 2 kg chuyển động với vận tốc 3 m/s, tới va chạm vào quả cầu khối lượng 3 kg đang chuyển động với vận tốc 1 m/s cùng chiều với quả cầu thứ nhất trên một máng thẳng ngang. Sau va chạm, quả cầu thứ nhất chuyển động với vận tốc 0,6 m/s theo chiều ban đầu. Bỏ qua lực ma sát và lực cản. Xác định chiều chuyển động và vận tốc của quả cầu thứ hai.
Một tên lửa mang nhiên liệu có khối lượng tổng cộng là 10000 kg. Khi đang bay theo phương ngang với vận tốc 100 m/s, tên lửa phụt nhanh ra phía sau nó 1000 kg khí nhiên liệu với vận tốc 800 m/s so với tên lửa. Bỏ qua lực cản của không khí. Xác định vận tốc của tên lửa ngay sau khi khối khí phụt ra khỏi nó.
Có một bệ pháo khối lượng 10 tấn có thể chuyển động trên đường ray nằm ngang không ma sát. Trên bệ có gắn một khẩu pháo khối lượng 5 tấn. Giả sử khẩu pháo chứa một viên đạn khối lượng 100 kg và nhả đạn theo phương ngang với vận tốc đầu nòng 500 m/s (vận tốc đối với khẩu pháo). Xác định vận tốc của bệ pháo ngay sau khi bắn, trong các trường hợp :
1. Lúc đầu hệ đứng yên.
2. Trước khi bắn, bệ pháo chuyển động với vận tốc 18 km/h :
a) Theo chiều bắn.
b) Ngược chiều bắn.
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 *