Giải bài 23 vật lí 10: Động lượng – Định luật bảo toàn động lượng

Bám sát cấu trúc sgk, bài học này KhoaHoc gửi tới bạn đọc bài 23: Động lượng - Định luật bảo toàn động lượng. Hi vọng với những nội dung kiến thức mà KhoaHoc trình bày sẽ giúp các em hiểu bài tốt hơn

Nội dung bài viết gồm hai phần:

• Lý thuyết
• Hướng dẫn giải bài tập SGK.

A. Lý thuyết

I. Động lượng

1. Xung lượng của lực

Lực có độ lớn đáng kể tác dụng lên vật trong khoảng thời gian ngắn có thể gây ra biến đổi đáng kể trạng thái chuyển động của vật.

Khi một lực tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ∆t thì tích . được định nghĩa là xung lượng của lực trong khoảng thời gian ấy.

Đơn vị: N.s

Chú ý: không đổi trong khoảng thời gian lực đó tác dụng.

2. Động lượng

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

.

Đơn vị: kg.m/s

Vecto động lượng của một vật:

• Điểm đặt: Tại vật đang xét
• Phương, chiều: Trùng với phương chiều của vecto vận tốc của vật.

3. Biến thiên động lượng

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.

Ý nghĩa: Lực đủ mạnh tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian hữu hạn thì có thể gây ra biến thiên động lượng của vật.

III. Định luật bảo toàn động lượng

1. Định luật bảo toàn động lượng

Hệ cô lập (Hệ kín): Hệ không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc các ngoại lực tác dụng lên hệ cân bằng nhau.

Định luật bảo toàn động lượng: Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn.

Biểu thức:

2. Va chạm mềm

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

Xét một hệ gồm hai vật và $m_{2}$ đang chuyển động với vận tốc tương ứng là $\overrightarrow{v_{1}}$ và $\overrightarrow{v_{2}}$. Sau va chạm, hai vật dính vào nhau và cùng chuyển động với vận tốc $\overrightarrow{v}$. Xác định vận tốc $\overrightarrow{v}$ theo , $m_{2}$, $\overrightarrow{v_{1}}$, $\overrightarrow{v_{2}}$. Bỏ qua ma sát.

Do không có ma sát nên động lượng của hệ được bảo toàn:

$v = \frac{m_{1}.\overrightarrow{v_{1}} + m_{2}.\overrightarrow{v_{2}}}{(m_{1} + m_{2})}$

3. Chuyển động bằng phản lực

Trong thực tế, một số vật chuyển động bằng phản lực như tên lửa, cái diều.

Nếu coi hệ tên lửa là hệ kín, thì ta có thể áp dụng định luật bảo toàn động lượng để tìm vận tốc của tên lửa như sau:

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

Trong đó:

• m là khối lượng của khối khí phụt ra với vận tốc tại thời điểm xét.
• M là khối lượng còn lại của tên lửa chuyển động với vận tốc tại thời điểm xét.

Giả thiết rằng tại t = 0, tên lửa đứng yên.