Bài 23. Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng

Mở bài
Mở bài: Mở bài
Quan sát sự bay lên của con diều và tên lửa và cho biết bản chất bay lên của hai vật thể trên có giống nhau không? I. Động lượng
Cầu thủ bóng đá: Cầu thủ đá vô lê
Viên bi-a: Viên bi-a
1. XL của lực: 1. Xung lượng của lực

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.

Khi lực latex(vecF) tác dụng lên một vật trong một khoảng thời gian latex(Deltat) thì tích latex(vecF.Deltat) được định nghĩa là xung lượng của lực latex(vecF) trong khoảng thời gian latex(Deltat) ấy.

Đơn vị xung lượng của lực: Niu tơn giây (N.s)

2. Động lượng: 2. Động lượng
a/Tác dụng: a/Tác dụng
latex(veca = (vec(v_2) - vec(v_1))/(Deltat)) Theo định luật II Niu-tơn ta có: latex(m.veca = vecF) =>latex(m(vec(v_2) - vec(v_1))/(Deltat) = vecF) Suy ra: latex(m.vec(v_2) - m.vec(v_1) = vecF.Deltat Trong đó: + latex(vecF.Deltat) là xung lượng của lực trong thời gian latex(Deltat). + latex(vecp = m.vecv) được gọi là động lượng của vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc latex(vecv). Khi vận tốc của vật biến đổi từ latex(vec(v_1)) thành latex(vec(v_2)) nghĩa là vật có gia tốc: Vậy: Động lượng của một vật được định nghĩa như thế nào? b/Định nghĩa: b/Định nghĩa
Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc latex(vecv) là đại lượng được xác định bởi công thức: latex(vecp) = m.latex(vecv) Véc tơ động lượng latex(vecp) cùng hướng với véc tơ vận tốc latex(vecv) Đơn vị động lượng: kilôgam mét trên giây (Kg.m/s) C1: C1
Động lượng được tính bằng:
A. N/s
B. N.s
C. N.m
D. N.m/s
C2: C2
C2: Một lực 50N tác dụng vào một vật khối lượng m = 0,1kg ban đầu nằm yên; thời gian tác dụng là 0,01s. Xác định vận tốc của vật.
A. 0,5 m/s.
B. 5 m/s.
C. 50 m/s.
D. Không đáp án nào đúng.
Ta có: m.v = F.latex(Deltat) nên latex(v = (F.Deltat)/m = 50.(0,01)/0,1 = 5) (m/s) c/ Tính chất: c/ Tính chất
Ta có: latex(m.vec(v_2) - m.vec(v_1) = vecF.Deltat) nên latex(vec(p_2) - vec(p_1) = vecF.Deltat) hay latex(Deltavecp = vecF.Deltat Độ biến thiên động lượng của một vật trong một khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó. Ví dụ: Ví dụ
Tính xung lượng của lực tác dụng và độ lớn trung bình của lực tác dụng. m = 0,046 kg; v = 70 m/s, latex(Deltat = 1,5.10^-3 s). Xung lượng của lực: Latex(F.Deltat = m.v - 0 = m.v = 3,22)(kg.m/s). Độ lớn của lực: latex(F =(m.v)/(Deltat) = 6,44.10^3)(N). II. ĐL BTĐL
Tầu vũ trụ: Tầu vũ trụ
Tàu từ trường: Tàu từ trường
Viên bi: Viên bi
1. Hệ cô lập: 1. Hệ cô lập
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 đó cân bằng nhau. 2. ĐL BTĐL: 2. Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập
Theo định luật III Niu-tơn: latex(vec(F_1) = -vec(F_2)) Dưới sự tác dụng của các lực latex(vec(F_1) và vec(F_2)) trong khoảng thời gian Latex(Deltat), động lượng của mỗi vật có độ biến thiên là: latex(Deltavec(p_1) = vec(F_1).Deltat) latex(Deltavec(p_2) = vec(F_2).Deltat) nên latex(Deltavec(p_1) = -Deltavec(p_2)) hay latex(Deltavecp = Deltavec(p_1) + Deltavec(p_2) = vec0) Suy ra latex(vecp = vecp_1 + vecp_2) = không đổi. Hay latex(vecp_1 + vecp_2)= không đổi. Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn. Đây chính là nội dung của định luật bảo toàn động lượng Em hãy phát biểu nội dung của định luật bảo toàn động lượng? Hình 1: Hình 1
Hình 2: Hình 2
Hình 3: Hình 3
3. Va chạm mềm: 3. Va chạm mềm
Khi va chạm xe 1 có vận tốc latex(vec(v_1)). Sau va chạm, 2 xe có vận tốc latex(vecv). Xác định latex(vecv). . Động lượng của hệ trước va chạm: latex(m_1 .vec(v_1) + m_2 .vec0 = m_1 .vec(v_1)) . Động lượng của hệ sau khi va chạm: latex((m_1 + m_2).vecv) . Hệ cô lập nên động lượng được bảo toàn: latex(m_1 .vec(v_1) = (m_1 + m_2).vecv) Nên latex(vecv = (m_1 .vec(v_1))/(m_1 + m_2)) Va chạm của hai vật trên được gọi là va chạm mềm. 4. CĐ của tên lửa: 4. Chuyển động của tên lửa
+ Giả sử ban đầu tên lửa đứng yên nên động lượng = 0. + Khi lượng khí khối lượng m phụt ra với vận tốc latex(vecv), tên lửa khối lượng M chuyển động với vận tốc latex(vecV). Động lượng của hệ lúc đó là: latex(m.vecv + M.vecV) + Hệ cô lập nên động lượng được bảo toàn: latex(m.vecv + M.vecV = vec0) hay latex(vecV = - m/M .vecv) Diều và tên lửa: Diều và tên lửa
Cánh diều bay lên do tác động của ngoại lực là lực nâng của gió. Tên lửa bay lên do nội lực của tên lửa. C3: C3
III. Vận dụng
Bài 1: Bài 1
Một quả bóng đang bay với động lượng latex(vecp) thì đập vuông góc vào một bức tường thẳng đứng, bay ngược trở lại theo phương vuông góc với cùng độ lớn vận tốc. Độ biến thiên động lượng của quả bóng là:
A. latex(vec0)
B. latex(vecp)
C. - 2latex(vecp)
D. 2latex(vecp)
Bài 2: Bài 2
Một vật nhỏ khối lượng m = 2 kg trượt xuống một đường dốc thẳng nhẵn tại một thời điểm xác định có vận tốc 3m/s, sau đó 4s có vận tốc 7m/s, tiếp ngay sau đó có vật có động lượng là:
A. 6 kg.m/s
B. 10 kg.m/s
C. 20 kg.m/s
D. 28 kg.m/s
Ta có latex(vecp = vec(p_1) + vec(p_2) => Latex(vecp = m.vecp_1 + m.vecp_2) = 2x3 + 2x7 = 20 (kg.m/s) Bài 3: Bài 3
Một người có khối lượng 60 kg đang đi với vận tốc 10km/h trên đường thì bị xe ô tô nặng 2 tấn đang chạy với vận tốc 60km/h đâm đằng sau. Sau khi đâm thì ô tô đứng lại, hỏi người đó bị văng ra với vận tốc bao nhiêu?
A. 2010 km/h
B. 70 km/h
C. 120600 km/h
D. Người đó đứng yên
Kết luận
Kết luận: Kết luận
Điền từ vào chỗ trống để được các kết luận đúng.
- Động lượng latex(vecp) của một vật là một vectơ cùng hướng với vận tốc của vật và được xác định bởi công thức ||latex(vecp = mvecv)||. - Lực đủ mạnh tác dụng lên một vật trong một khoảng thời gian thì có thể gây ra ||sự biến thiên động lượng|| của vật đó. - Động lượng của ||một hệ cô lập|| là một đại lượng bảo toàn.