Định luật bảo toàn Động lượng, Công thức tính và Bài tập vận dụng – Vật lý 10 bài 23




Từ thực tế các em thấy, cánh diều và tên lửa đều bay được lên không trung, vậy điều gì khiến chúng làm được điều này và nguyên tắc chuyển động của chúng có khác nhau hay không?

Trong bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu về Động lượng là gì? Công thức tính định luật bảo toàn động lượng viết như thế nào? Đồng thời làm một số bài tập về Động lượng để hiểu rõ hơn nội dung lý thuyết và giải đáp câu hỏi trên.

Bạn Đang Xem: Định luật bảo toàn Động lượng, Công thức tính và Bài tập vận dụng – Vật lý 10 bài 23

I. Động lượng

1. Xung lượng của lực

– Khi một lực 1574851189j4hygk6jls 1639697365 1574851189j4hygk6jls 1639697365 tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian 1574851190z3n369r7cs 1639697366 1574851190z3n369r7cs 1639697366 thì tích 1574864962w904ja9ptv 1639697366 1574864962w904ja9ptv 1639697366 được định nghĩa là xung lượng của lực 1574851189j4hygk6jls 1639697365 1574851189j4hygk6jls 1639697365 trong khoảng thời gian 1574851190z3n369r7cs 1639697366 1574851190z3n369r7cs 1639697366 (với giả thiết 1574851189j4hygk6jls 1639697365 1574851189j4hygk6jls 1639697365 không đổi trong khoảng thời gian tác dụng 1574851190z3n369r7cs 1639697366 1574851190z3n369r7cs 1639697366).

– Đơn vị xung lượng của lực là Niu-tơn giây, kí hiệu N.s;

2. Động lượng

a) Tác dụng của xung lượng của lực

– Giả sử lực 1574851189j4hygk6jls 1639697365 1574851189j4hygk6jls 1639697365 tác dụng vào vật có khối lượng m làm vận tốt của vật biến thiên từ 1574851200zgg9zn55dh 1639697367 1574851200zgg9zn55dh 1639697367 đến  nghĩa là vật có gia tốc:

 1574851203ivbm2y7xze 1639697368 1 1574851203ivbm2y7xze 1639697368 1

– Theo định luật II Niu-tơn, ta có: 

 15748512049nmu8bjqo8 1639697368 15748512049nmu8bjqo8 1639697368 hay 1574851206c5vi3foml3 1639697369 1574851206c5vi3foml3 1639697369

 15748512076uo93rfsus 1639697369 15748512076uo93rfsus 1639697369

– Vật xung lượng của lực bằng độ biến thiên của tích: 

b) Đại lượng 1574851210l1m3n84yej 1639697369 1574851210l1m3n84yej 1639697369 được gọi là động lượng của vật

– Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc  là đại lượng được xác định bởi công thức: 

 

– Động lượng là đại lượng véctơ cùng phương và cùng chiều với véctơ vận tốc.

– Đơn vị của động lượng là: kg.m/s;

c) Mối liên hệ giữa động lượng và xung lượng của lực

– Ta có: 157485121445twipa2ey 1639697370 157485121445twipa2ey 1639697370

– 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.

II. Định luật bảo toàn động lượng

1. Hệ cô lập (hệ kín)

– Một hệ nhiều vật được gọi là cô lập khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực ấy cân bằng nhau.

– Trong một hệ cô lập chỉ có các 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

2. Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập

hình 232 trang 124 sgk vật lý 10

– Xét một hệ cô lập gồm hai vật theo định luật III Niu-tơn, ta có: 1574851215ujupons1pi 1639697371 1574851215ujupons1pi 1639697371

– Độ biến thiên động lượng: 15748512171f92y4yy7p 1639697371 15748512171f92y4yy7p 1639697371 1574851218misdbl6gdd 1639697371 1574851218misdbl6gdd 1639697371

– Từ định luật III Niu-tơn ta có: 15748512192qb820klms 1639697372 15748512192qb820klms 1639697372

  1574851222tj8y20co2e 1639697372 1574851222tj8y20co2e 1639697372

– Độ biến thiên động lượng của hệ bằng không, nghĩa là động lượng của hệ không đổi, tức  không đổi.

3. Va chạm mềm

Xem Thêm : Cách mở bài chiếc thuyền ngoài xa hay và ấn tượng nhất 2022

– Xét một vật có khối lượng m1 chuyển động trên một mặt phẳng nằm ngang với vận tốc 1574851200zgg9zn55dh 1639697367 1574851200zgg9zn55dh 1639697367 đến va chạm vào một vật có khối lượng m2 đang đứng yên. Sau va chạm, hai vật nhập làm một và cùng chuyển động với vận tốc .

– Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:

 157485122872khga3deo 1639697373 157485122872khga3deo 1639697373 

⇒ Va chạm mềm là va chạm mà sau va chạm thì hai vật dính vào nhau cùng chuyển động với vận tốc .

4. Chuyển động bằng phản lực

– 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  thì tên khối lượng M chuyển động với vận tốc 1574851233qjq3k36ta6 1639697374 1574851233qjq3k36ta6 1639697374

hình 233 chuyển động phản lực

– Nếu xem tên lửa là một hệ cô lập (trong khoảng không vũ trụ, xa các thiên thể) thì động lượng của hệ được bảo toàn:

 

– Như vậy, các con tàu vũ trụ, tên lửa,.. có thể bay trong khoảng không gian vũ trụ mà không phụ thuộc môi trường bên ngoài là không khí hay là chân không.

III. Bài tập về Động lượng, định luật bảo toàn động lượng

Bài 1 trang 126 SGK Vật Lý 10: Nêu định nghĩa và ý nghĩa của động lượng.

° Lời giải bài 1 trang 126 SGK Vật Lý 10:

 Định nghĩa động lượng:

– Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là đại lượng được xác định bởi công thức: 

Ý nghĩa của động lượng:

– Nói lên mối liên hệ giữa khối lượng và vận tốc của một vật trong quá trình truyền tương tác cơ học. Do đó, động lượng đặc trưng cho trạng thái động lực của vật.

Bài 2 trang 126 SGK Vật Lý 10: Khi nào động lượng của một vật biến thiên?

° Lời giải bài 2 trang 126 SGK Vật Lý 10:

– Khi lực tác dụng đủ mạnh lên một vật trong một khoảng thời gian hữu hạn thì có thể gây ra biến thiên động lượng của vật.

Bài 3 trang 126 SGK Vật Lý 10: Hệ cô lập là gì?

° Lời giải bài 3 trang 126 SGK Vật Lý 10:

– Hệ cô lập là hệ chỉ có các vật trong hệ tương tác với nhau (gọi là nội lực) các nội lực trực đối nhau từng đôi một. Trong hệ cô lập không có các ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực ấy cân bằng nhau.

Bài 4 trang 126 SGK Vật Lý 10: Phát biểu định luật bảo toàn động lượng. Chứng tỏ rằng định luật đó tương đương với định luật III Niu–tơn.

° Lời giải bài 4 trang 126 SGK Vật Lý 10:

Phát biểu định luật bảo toàn động lượng:

– Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn

◊ Biểu thức định luật bảo toàn động lượng:   không đổi

 1574851239lh981r9z29 1639697376 1574851239lh981r9z29 1639697376 

 157485124335968gm9ho 1639697376 157485124335968gm9ho 1639697376

– Như vậy định luật bảo toàn động lượng thực chất xuất phát từ định luật Niu–tơn nhưng phạm vi áp dụng của định luật bảo toàn động lượng thì rộng hơn (có tính khái quát cao hơn) định luật Niu–tơn.

Bài 5 trang 126 SGK Vật Lý 10: Động lượng được tính bằng

 A. N/s   B. N.s    C. N.m     D. N.m/s

° Lời giải bài 5 trang 126 SGK Vật Lý 10:

◊ Chọn đáp án: B. N.s

– Đơn vị của động lượng là: N.s

Xem Thêm : Tính chất hoá học của axit Clohidric HCl, Hiđro clorua và muối Clorua – hoá 10 bài 23

 Ta có: 15748512453n8swbrgvz 1639697376 15748512453n8swbrgvz 1639697376

 Lực F có đơn vị: N (Niu-tơn)

 Khoảng thời gian Δt có đơn vị là: s (giây)

 ⇒ Động lượng còn có đơn vị N.s; (ta có: kg.m/s = N.s)

Bài 6 trang 126 SGK Vật Lý 10: Một quả bóng đang bay ngang với động lượng p thì đập vuông góc vào một bức tường thẳng đứng, bay ngược trở lại với phương vuông góc với bức tường với cùng độ lớn vận tốc. Độ biến thiên động lượng của quả bóng là:

 A. 1574853381qpkp6780jf 1639697377 1574853381qpkp6780jf 1639697377     B. 15748533831273uulaqd 1639697377 15748533831273uulaqd 1639697377     C.1574853384jnfrjbd04p 1639697377 1574853384jnfrjbd04p 1639697377    D.1574853386on2i3sf4mj 1639697378 1574853386on2i3sf4mj 1639697378

Chọn đáp án đúng.

° Lời giải bài 6 trang 126 SGK Vật Lý 10:

◊ Chọn đáp án: D.1574853386on2i3sf4mj 1639697378 1574853386on2i3sf4mj 1639697378

– Chọn chiều dương là chiều chuyển động ban đầu của quả bóng, ta có độ biến thiên động lượng của quả bóng là:

 1574853388nd3v0yw43i 1639697378 1574853388nd3v0yw43i 1639697378

Bài 7 trang 127 SGK Vật Lý 10: 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

° Lời giải bài 7 trang 127 SGK Vật Lý 10:

◊ Chọn đáp án: C. 20

– Đề cho: m = 2kg; v0 = 3m/s; t1 = 4s; v1 = 7m/s.  t= 7s; p = ?

– Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật, khi đó gia tốc của vật là: s 1574853390 1639697378 s 1574853390 1639697378

– Sau 7s kể từ lúc vật có vận tốc vo = 3(m/s), vật đạt được vận tốc là:

 v2 = v0 + at = 3+1.7 = 10(m/s).

⇒ Động lượng của vật khi đó là: p = m.v2 = 2.10 = 20(kg.m/s);

Bài 8 trang 127 SGK Vật Lý 10: Xe A có khối lượng 1000 kg và vận tốc 60 km/h; xe B có khối lượng 2000 kg và vận tốc 30 km/h . So sánh động lượng của chúng.

° Lời giải bài 8 trang 127 SGK Vật Lý 10:

– Ta có: 60(km/h) = 60.1000/3600(m/s); 30(km/h) = 30.1000/3600(m/s);

– Động lượng của xe A là:

 1574853391f78vgkgvm3 1639697378 1574853391f78vgkgvm3 1639697378 1574853393 1574853393 1639697379 1574853393 1574853393 1639697379

– Động lượng của xe B là:

  1574853395 1574853395 1639697379 1574853395 1574853395 1639697379

– Vậy hai xe có động lượng bằng nhau.

Bài 9 trang 127 SGK Vật Lý 10: Một máy bay có khối lượng 160000 kg, bay với vận tốc 870 km/h. Tính động lượng của máy bay.

° Lời giải bài 9 trang 127 SGK Vật Lý 10:

– Ta có: 870(km/h) = 870.1000/3600(m/s) = 725/3(m/s);

– Động lượng của máy bay là:

  1574853399 1574853399 1639697380 1574853399 1574853399 1639697380

Hy vọng với bài viết về Định luật bảo toàn Động lượng, Công thức tính và Bài tập vận dụng ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để Hay Học Hỏi ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.

Nguồn: https://truonghuynhngochue.edu.vn
Danh mục: Tổng hợp

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button