Giải Vật Lý 10 Bài 23. Động lượng - Định luật bảo toàn động lượng

Chương IV. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
Bài 23. ĐỘNG LƯỢNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG A. KIẾN THỨC CẦN NAM vững
Xung của lực - Động lưựng
Xung của lực
Định nghĩa: Khi một lực F (không đổi) tác dụng lên vật trong khoảng thời gian At thì tích F .At gọi là xung của lực F trong khoảng thời gian At.
Dơn vị: Niutơn giây (Ns).
Động lưựng
Dinh nghĩa: Động lượng P cúa một vật là đại ỉưựng vectơ bằng tích của khối lượng m với vận tốc V của vật ấy: p = m. V
Động lượng có hướng cùng hướng với vận tốc. Động lượng của một hệ là tổng vectơ các động lượng cúa các vật trong hệ.
Dơn vị: Kilôgam mét trên giây (kg.m/s)
Biến thiên dộng lượng
Định li: Độ biến thiên động lượng của một vật trong một khoảng thời gian nào đó bằng xung cua lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.
Biểu thức: Ap = F .At
(Định lí biến thiên động lượng thực chất là một cách phát biêu khác của định luật II Niutơn).
II. Định luật bảo toàn động lượng
Hệ cô lập
Một hệ nhiều vật khi không có ngoại lực tác dụng hoặc nếu có thì các ngoại lực này cân bằng nhau được gọi là cô lập.
Trong hệ cô lập, chi có các nội lực tưưng tác giữa các vật. các nội lực này trực đôi nhau từng đôi một.
Định luật bảo toàn động lưựng của một hệ cô lập
Tổng động lượng của một hệ cô lập được bảo toàn (biểu diễn bằng một vectơ không đổi cả về hướng và độ lớn).
76
Trong những trường hợp hệ không cô lập nhưng tổng hình chiếu tác dụng theo một phương nào đó bằng 0 thì hình chiếu của tồng động lượng theo phương đó là một đại lượng bảo toàn.
GBT Vật lí 11» - CB
Va chạm mèm
Xét vật mi chuyển động với vận tốc Vj đến va chạm với vật m2 đứng yên. Sau va chạm hai vật nhập làm một chuyển động với vận tốc V .
Từ định luật bảo toàn động lượng ta có: V = ——
m, +m.;
Chuyến dộng bằng phản lực
Chuyến động của vật tự tạo ra phản lực bằng cách phóng về một hướng một phần của chính nó, phần này có động lượng theo hướng ấy, phần còn lại phải tiến về phía ngược lại gọi là chuyến động bằng phản lực.
Chẳng hạn khi phóng tên lửa, động lượng ban đầu của tên lửa bàng 0. Khi lượng khí có khối lượng m phụt ra phía sau vởi vận tóc V thì phần còn lại của tên lửa có khôi lượng M chuyển động với vận tốc V .
Theo định luật bảo toàn động lượng: m V + M V = ó
Theo đó: V = —V. Ta thấy V và V
M
ngược chiều nhau, nghĩa là khi phụt ra phía sau thì tên lửa bay (Hình 18).
B. TRẢ LỜI CÂU HỎI
Cl. Chứng minh rằng đơn
Newton giây (N.s).
có
về
vị
lượng khí
phía trước
động lượng
Hình 18
cũng có thế’ tính ra
Trả lờỉ
Từ công thức tính động lượng: p = mv = kg — s
Trong đó F = ma = kg—7 = N. s
Suy ra: p = N.s.
C2. Một lực 50N tác dụng vào vật khối lượng m = o,lkg ban đầu nằm yên, thời gian tác dụng là 0,01s. Xác định vận tốc của vật.
Trả lời
Theo định luật II Newton ta có: má = F
v2 " V1 ì _ 17	_, „ At.F
Suy ra: m —=—-—L = r	=> v2 = Vj +	—
I At I	m
Lúc đầu Vi = 0, vậy sau khoảng thời gian 0,01s, vận tốc của vật sẽ là:
_n , 0,01.50 __ ...
- 0 + —— = 5 (m/s).
2	0,1
C3. Giải thích hiện tượng súng giật khi bắn.
Trả lờỉ
Nếu xem hệ súng đạn là hệ cô lập thì động lượng được bảo toàn. Gọi m là khối lượng đạn và M là khối lượng của súng và đạn. Ta có: mv + MV = 0
v m
=> V - —-V
M
Công thức trên chứng tỏ V ngược chiều với V nên khi bắn súng sẽ bị giật.
GIAI BÀI TẬP
Động lượng được tính bằng:
A. N/s.	B. N.s.	c. N.m.	D. N.m/s.
Giải
Công thức tính động lượng là:
	, m
p = mv = kg —
s
và F = ma = kg^Ẹ = N.
s
Suy ra đơn vị của động lượng là N.s.
Vậy chọn đáp án B.
Một quả bóng đang bay ngang với vận tốc V thì đập vuông góc vào một bức tường thẳng đứng và 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. õ.	B. p.	c. 2p.	D. -2p.
Giải
Độ biến thiên của động lượng là:
Ap = p2 - Pj = mv2 - mv, = m(v2 - V,)
Chọn chiều dương là chiều bay đến tường của quả bóng, suy ra độ biến thiên động lượng là:
Ap = -mVj - mv, = -2mVị - -2mv2
hay Ap = -2p (với v„ = -Vj).
Vậy chọn đáp án D.
Một vật nhỏ khối lượng m = 2kg trượt xuống một đường dôc thẳng nhẵn tại một thời điểm xác định có vận tớc 7m/s, tiếp ngay sau đó 3s vật có động lượng (kg.m/s) là:
A. 6.	B. 10.	c. 20.	D. 28.
Giải
Ta có:
APt = p2 - p, = FAt,
mv2 - mvi = FAt,	(1)
Ap2 = p;i - p2 = FAt2
mv3 - mv2 = FAt2	(2)
Lấy (1) chia cho (2) ta được:
mv2 - mvj = —L(mv:j - mv2)
At 9
Động lượng của vật sau 3s là:
___At2.	_ , ' _
P3 = mva = — (mv,, - mVj) + mv2
Atj
Q
= 4(2.7 - 2.3) + 2.7 = 20 (N.s).
4
Vậy chọn đáp án c.
Xe A có khối lượng 1000kg và vận tốc 60km/h; xe B có khối lượng 2000kg và vận tốc 30km/h. So sánh động lượng giữa chúng.
Giải
Ta có: 60km/h * 16,66m/s
30km/h as 8,33m/s
Động lượng của xe A là:
Pa = hiaVa = 1000.16,66 = 16660 (N.s)
Động lượng của xe B là:
Pb = mBVB = 2000.8,33 = 16660 (N.s)
Vậy Pa = Pb, nghĩa là động lượng của hai xe bằng nhau.
Một máy bay có khối lượng 160000kg, bay với vận tốc 870km/g. Tính động lượng của máy bay.
Giải
Ta có: 870km/h * 241,67m/s
Động lượng của máy bay là:
p = mv = 160000.241,67 = 38667200 (N.s).