Định luật bảo toàn Động lượng, Công thức tính và Bài tập vận dụng - Vật lý 10 bài 23 - Trường THPT Thành Phố Sóc Trăng

Từ trong thực tiễn những 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 hoạt 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 đọc: Định luật bảo toàn Động lượng, Công thức tính và Bài tập vận dụng – Vật lý 10 bài 23 – Trường THPT Thành Phố Sóc Trăng

I. Động lượng

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

1. Xung lượng của lực

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

– 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 tác dụng vào vật có khối lượng m làm vận tốt của vật biến thiên từ $small overrightarrow{v_{1}}$ đến $small overrightarrow{v_{2}}$ nghĩa là vật có gia tốc:

$small overrightarrow{a}=frac{overrightarrow{v_{2}}-overrightarrow{v_{1}}}{Delta t}$

– Theo định luật II Niu-tơn, ta có :

15748512049nmu8bjqo8 1639697368 hay $small mfrac{overrightarrow{v_{2}}-overrightarrow{v_{1}}}{Delta t}=overrightarrow{F}$

$small Rightarrow moverrightarrow{v_{2}}-moverrightarrow{v_{1}}={Delta t}.overrightarrow{F}$

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

b) Đại lượng 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 tốc độ .
– Đơn vị của động lượng là : kg. m / s ;

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

– Ta có: $small overrightarrow{p_{2}}-overrightarrow{p_{1}}=overrightarrow{F}.Delta tRightarrow Delta overrightarrow{p}=overrightarrow{F}.Delta t$

– Độ biến thiên động lượng của một vật trong khoảng chừng thời hạn nào đó bằng xung lượng của tổng những lực tính năng lên vật trong khoảng chừng thời hạn đó. Phát biểu này được xem như thể 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 tính năng lên hệ hoặc nếu có thì những ngoại lực ấy cân đối nhau .
– Trong một hệ cô lập chỉ có những nội lực tương tác giữa những 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: $small overrightarrow{F_{1}}=-overrightarrow{F_{2}}$

– Độ biến thiên động lượng: $small Delta overrightarrow{p_{1}}=overrightarrow{F_{1}}.Delta t;$ $small Delta overrightarrow{p_{2}}=overrightarrow{F_{2}}.Delta t;$

– Từ định luật III Niu-tơn ta có: $small Delta overrightarrow{p_{1}}=-Delta overrightarrow{p_{2}}$

$small Rightarrow Delta overrightarrow{p_{1}}+Delta overrightarrow{p_{2}}=overrightarrow{0}$ $small Rightarrow Delta overrightarrow{p}=Delta overrightarrow{p_{1}}+Delta overrightarrow{p_{2}} =overrightarrow{0}$

– Độ biến thiên động lượng của hệ bằng không, nghĩa là động lượng của hệ không đổi, tức $small overrightarrow{p_{1}}+overrightarrow{p_{2}}$ không đổi.

3. Va chạm mềm

– Xét một vật có khối lượng m1 hoạt động trên một mặt phẳng nằm ngang với tốc độ đến va chạm vào một vật có khối lượng mét vuông đang đứng yên. Sau va chạm, hai vật nhập làm một và cùng hoạt động với tốc độ .
– Theo định luật bảo toàn động lượng ta có :

$small m_{1}overrightarrow{v_{1}}=(m_{1}+m_{2})overrightarrow{v}$ $small Rightarrow overrightarrow{v}=frac{m_{1}overrightarrow{v_{1}}}{m_{1}+m_{2}}$

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

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

hình 233 chuyển động phản lực

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

$small moverrightarrow{v}+Moverrightarrow{V}=overrightarrow{0} Rightarrow overrightarrow{V}=-frac{m}{M}overrightarrow{v}$

– Như vậy, những con tàu ngoài hành tinh, tên lửa, .. hoàn toàn có thể bay trong khoảng chừng khoảng trống thiên hà mà không nhờ vào thiên nhiên và 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 hoạt động với tốc độ v là đại lượng được xác lập bởi công thức :

◊ Ý nghĩa của động lượng:

– Nói lên mối liên hệ giữa khối lượng và tốc độ của một vật trong quy 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:

Xem thêm: Cách chứng minh đẳng thức lớp 8 cực hay, có lời giải chi tiết – Toán lớp 8

– Khi lực công dụng đủ mạnh lên một vật trong một khoảng chừng thời hạn hữu hạn thì hoàn toàn 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 những vật trong hệ tương tác với nhau ( gọi là nội lực ) những nội lực trực đối nhau từng đôi một. Trong hệ cô lập không có những ngoại lực công dụng lên hệ hoặc nếu có thì những ngoại lực ấy cân đối 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

$small Leftrightarrow Delta overrightarrow{p}=Delta overrightarrow{p_{1}} +Delta overrightarrow{p_{2}}=overrightarrow{0}$ $small Leftrightarrow Delta overrightarrow{p_{1}}=-Delta overrightarrow{p_{2}}$

$small Leftrightarrow Delta t.overrightarrow{F_{1}}=-Delta t.overrightarrow{F_{2}} Leftrightarrow overrightarrow{F_{1}}=- overrightarrow{F_{2}}$

– Như vậy định luật bảo toàn động lượng thực ra xuất phát từ định luật Niu – tơn nhưng khoanh vùng phạm vi vận 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

Ta có: 15748512453n8swbrgvz 1639697376

Lực F có đơn vị chức năng : N ( Niu-tơn )
Khoảng thời hạn Δt có đơn vị chức năng là : s ( giây )
⇒ Động lượng còn có đơn vị chức năng 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 B. 15748533831273uulaqd 1639697377 C. 1574853384jnfrjbd04p 1639697377 D. 1574853386on2i3sf4mj 1639697378

Chọn đáp án đúng .

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

◊ Chọn đáp án : D .
– Chọn chiều dương là chiều hoạt động khởi đầu của quả bóng, ta có độ biến thiên động lượng của quả bóng là :

$small Delta overrightarrow{p}=overrightarrow{p_{2}}-overrightarrow{p_{1}} =-overrightarrow{p}-overrightarrow{p}=-2overrightarrow{p}$

* 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 = 2 kg ; v0 = 3 m / s ; t1 = 4 s ; v1 = 7 m / s. t2 = 7 s ; p = ?

– Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật, khi đó gia tốc của vật là: $small a=frac{v-v_{0}}{Delta t}=frac{7-3}{4}=1(m/s^{2})$

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

$small p_{A}=m_{A}.v_{A}$ $small =1000.frac{60.1000}{3600}=16,66.10^{3}(kg.m/s)$

– Động lượng của xe B là :

$small p_{B}=m_{B}.v_{B}$ $small =2000.frac{30.1000}{3600}=16,66.10^{3}(kg.m/s)$

$small Rightarrow frac{p_{A}}{p_{B}}=frac{16,66.10^{3}}{16,66.10^{3}}=1$

– 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 :

$small =160000.frac{725}{3}=38,67.10^{6}(kg.m/s)$

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.

¤ Xem thêm các bài viết khác tại:

Xem thêm: Đồng quy là gì? Tập hợp các cách chứng minh 3 đường thẳng đồng quy

Đăng bởi : trung học phổ thông Sóc Trăng
Chuyên mục : Giáo Dục

Source: https://tbdn.com.vn
Category: Toán Học

Viết một bình luận Hủy