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

BÀI 23
ĐỘNG LƯỢNG
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG
GV soạn: Nguyễn Song Toàn
CHƯƠNG IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
1. XUNG LƯỢNG CỦA LỰC
a. Hãy xét các ví dụ sau:
1. Cầu thủ đánh mạnh vào quả golf đang đứng yên, quả golf bay đi.
2. Quả bi-a đang chuyển động nhanh lăn vào thành bàn đổi hướng.
 Một lực có độ lớn đáng kể tác dụng vào vật trong thời gian ngắn có thể gây biến đổi đáng kể trạng thái chuyển động của vật.
3. Rút tờ giấy dưới cốc nước
b. Xung lượng của vật
Nhận xét 3 ví dụ trên:
Có một lực đã tác động vào quả golf làm nó bay đi.
Khi quả bi-a va vào thành bàn đã có một lực tác động vào nó làm đổi hướng chuyển động
Để thay đổi trạng thái chuyển động cần lực tác dụng đủ lớn trong thời gian hữu hạn.
 Khi một vật tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ∆t thì tích .∆t được định nghĩa là xung lực của lực trong khoảng thời gian ấy. Lµ ®¹i l­îng vÐc t¬. §¬n vÞ: N.s
2. ĐỘNG LƯỢNG
a. Tác dụng của xung lượng của lực
Theo định luật II Newton ta có :
b. Động lượng
Định nghĩa:
 Động lượng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc là một véc tơ cùng hướng với vận tốc và được xác định bởi công thức = m
Đơn vị động lượng là kg.m/s
c. Mối liên hệ giữa động lượng và xung lượng của lực
 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.
Ý nghĩa : §éng l­îng lµ ®¹i l­îng ®Æc tr­ng cho sù truyÒn chuyÓn ®éng cña vËt
1. HỆ CÔ LẬP
a. Định nghĩa:
 Một hệ vật gọi là hệ cô lập nếu chỉ có những lực của các vật trong hệ tác dụng lẫn nhau (gọi là nội lực) mà không có tác dụng của những lực từ bên ngoài hệ (gọi là ngoại lực), hoặc nếu có thì những lực này phải triệt tiêu lẫn nhau.
Lưu ý:
Hệ cô lập còn gọi là hệ kín
Hệ vật là một tập hợp ít nhất hai vật trở lên
Ví dụ hệ cô lập:
Xét hai bi tương tác không ma sát trên mặt phẳng ngang






Trường hợp này hệ được xem là hệ cô lập
p1
p2
F12
F21
N2
N1
Dấu hiệu nhận biết hệ cô lập

Ngoại lực tác dụng lên hệ = 0
Hợp lực ngoại lực tác dụng lên hệ = 0
Thời gian tương tác của hệ với các vật bên ngoài rất nhỏ nên nội lực rất lớn ta có thể bỏ qua ngoại lực
Tổng hình chiếu của các lực tác dụng lên hệ theo phương nào đó = 0 thì hệ cô lập theo phương đó.
Chú ý: Động lượng của một hệ bằng tổng động lượng các vật trong hệ
Xét hệ cô lập gồm hai hòn bi (m1, m2):
Trước va chạm:
Sau va chạm:
m2
m1
b. Định luật bảo toàn động lượng:
Gọi F12 là lực hòn bi m1 tác dụng lên m2 , F21 là lực mà m2 tác dụng lên m1. Theo định luật III Niutơn, ta có:
Áp dụng định luật II Niutơn cho từng vật ta được:
b. Định luật bảo toàn động lượng:
Từ (3,4,5) suy ra:


Vậy: Động lượng của hệ cô lập là một đại lượng được bảo toàn.
b. Định luật bảo toàn động lượng:
c. Thí nghiệm kiểm chứng
3. VA CHẠM MỀM
M1
= 0
Trước khi va chạm:
M1
Sau khi va chạm:
Vật M1 chuyển động trên mặt ngang nhẵn với vận tốc v1 , đến va chạm với một vật có khối lượng M2 đang nằm yên trên mặt phẳng ngang ấy, sau va chạm 2 vật nhập làm 1, chuyển động với vận tốc v.
Đây là một hệ cô lập. Vì sao?
Va chạm của hai vật M1 và M2 gọi là va chạm mềm
V=?
Động lượng của hệ trước va chạm:
+ = m1 + = m1
Động lượng của hệ sau va chạm:
+ = m1 + m2
Vì không có ma sát nên các ngoại lực tác dụng có các trọng lực và các phản lực cân bằng nhau, hệ (m1, m2) là một hệ cô lập. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
+ = +  m1 = (m1 + m2)  =
Va chạm trên đây của hai vật M1 và M2 được gọi là va chạm mềm.
4. CHUYỂN ĐỘNG BẰNG PHẢN LỰC
Tên lửa chuyển động được do đâu?
a. Định nghĩa:
Chuyển động như trên gọi là chuyển động bẳng phản lực. Vậy chuyển động bằng phản lực là gì?
 Định nghĩa: Chuyển động bằng phản lực là chuyển động của vật tự tạo ra phản lực bằng cách phóng về một hướng một phần của chính nó, phần còn lại chuyển động theo hướng ngược lại.
b. Xét ví dụ chuyển động của tên lửa:
Giả sử ban đầu tên lửa đứng yên. Động lượng ban đầu của cả tên lửa = 0. Sau khi lượng khí khối lượng m0 phụt ra phía sau với vận tốc là v thì tên lửa khối lượng M chuyển động với vận tốc V. Động lượng của hệ lúc đó là:
m0 : khối lượng khí phụt ra
v : v?n t?c c?a kh?i khí
M : khối lượng của tên lửa
V : vận tốc của tên lửa
Hãy áp dụng định luật bảo toàn định lượng để giải thích cho sự chuyển động của tên lửa trong ví dụ trên?
BÀI TẬP CỦNG CỐ
CÂU HỎI
CÂU 1
Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải để được một câu có nội dung đúng:
1. Vecto động lượng
2. Với một hệ cô lập thì
3. Nếu hình chiếu lên phương z của tổng ngoại lực tác dụng lên hệ vật bằng 0
a) Động lượng của hệ được bảo toàn
b) Cùng hướng với vận tốc
c) Thì hình chiếu lên phương z của tổng động lượng của hệ bảo toàn
ĐÁP ÁN
CÂU 2
Một vật có khối lượng 1kg rơi tự do xuống đất trong khoảng thời gian 0.5 s. Độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian đó là bao nhiêu?
A. 5,0 kg.m/s
B. 4,9 kg.m/s
C. 10 kg.m/s
D. 0,5 kg.m/s
ĐÁP ÁN
CÂU 3
Trong quá trình nào sau đây, động lượng của ôtô được bảo toàn:
A/ Ô tô tăng tốc
B/ Ô tô giảm tốc
C/ Ô tô chuyển động tròn đều
D/ Ô tô chuyển động thẳng đều trên đường có ma sát
ĐÁP ÁN