Buzz
1. Đơn vị của động lượng là gì?
A. N.m/s
B. kg.m/s
C. N.m
D. N/s
Đáp án: Chọn B. Đơn vị của động lượng là kg.m/s
Giải thích:
- Động lượng của một vật có khối lượng m và đang di chuyển với vận tốc v được tính theo công thức. Động lượng của một chất điểm là đại lượng vectơ, được xác định bằng tích của khối lượng và vận tốc của chất điểm đó.
- Trong đó:
+ m: Khối lượng của vật, đo bằng kg
+ v: Vận tốc của vật, được tính bằng quãng đường (m) chia cho thời gian (s), đơn vị là m/s
- Động lượng là vectơ cùng hướng với vận tốc của vật, đơn vị của động lượng là kg.m/s
- Sự thay đổi động lượng của một vật trong một khoảng thời gian nhất định chính là xung lượng của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.
- Sự thay đổi động lượng của một vật trong khoảng thời gian t bằng tổng xung lượng của các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.
- Ý nghĩa: Khi lực tác dụng lên vật trong một khoảng thời gian nhất định đủ lớn, nó sẽ làm thay đổi động lượng của vật.
2. Định luật bảo toàn động lượng
2.1. Hệ cô lập
Điều kiện để một hệ (gồm nhiều vật) được coi là hệ cô lập là:
- Không có tác động của ngoại lực lên hệ thống
- Tổng hợp các ngoại lực bằng 0
Chỉ có các nội lực tương tác giữa các vật, tuân theo định luật III của Newton và phản lực đối nhau từng cặp
Trong một hệ cô lập, chỉ có các nội lực tương tác giữa các vật.
2.2. Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập
- Định luật bảo toàn động lượng trong hệ cô lập: Động lượng của hệ cô lập là một đại lượng không thay đổi. Công thức biểu diễn như sau: p1 + p2 = hằng số.
3. Ứng dụng của động lượng và định luật bảo toàn động lượng
Định luật bảo toàn động lượng là một nguyên lý cơ bản trong vật lý, dưới đây là một số ứng dụng cụ thể của nguyên lý này:
- Chuyển động của các vật thể: Khi các vật thể tương tác với nhau, định luật bảo toàn động lượng giúp dự đoán và giải thích chuyển động của chúng. Ví dụ, trong va chạm giữa hai vật thể, tổng động lượng của chúng trước và sau va chạm vẫn được bảo toàn.
- Thiết kế công cụ và máy móc: Định luật bảo toàn động lượng đóng vai trò quan trọng trong thiết kế các máy móc, từ máy bay đến ô tô. Việc hiểu và áp dụng nguyên lý này giúp kỹ sư tính toán và thiết kế các hệ thống chuyển động, đồng thời đảm bảo an toàn trong vận hành.
- Thiên văn học: Định luật bảo toàn động lượng giúp giải thích và dự đoán chuyển động của các hành tinh, sao, và các hệ thiên thể khác trong vũ trụ.
- Công nghệ hàng không vũ trụ: Trong lĩnh vực này, việc hiểu và áp dụng định luật bảo toàn động lượng rất quan trọng. Nó được sử dụng để tính toán và điều khiển tốc độ, hướng di chuyển của tàu vũ trụ, máy bay, và các thiết bị bay khác trong không gian.
Như vậy, định luật bảo toàn động lượng không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của khoa học và công nghệ.
4. Bài tập ứng dụng liên quan
Bài 1: Giả sử có hai vật thể, A và B, với khối lượng lần lượt là 3kg và 5kg. Ban đầu, chúng đứng yên trên một mặt phẳng trơn. Vật thể A bắt đầu di chuyển với tốc độ 4 m/s theo hướng ngang. Nếu không có tác động ngoại lực, tính tốc độ mà vật thể B sẽ di chuyển sau va chạm với vật thể A, giả sử va chạm hoàn toàn có động lượng.
Gợi ý giải: Áp dụng nguyên lý bảo toàn động lượng. Tổng động lượng trước va chạm bằng tổng động lượng sau va chạm.
Để giải bài tập này, bạn có thể dùng công thức sau:
Tổng động lượng trước va chạm = Tổng động lượng sau va chạm
Bài 2:
- Trường hợp 1: Khi tín hiệu chuyển sang màu đỏ, phương tiện muốn dừng lại cần một lực hãm lớn hơn. Tại sao lại như vậy?
- Trường hợp 2: Một cầu thủ thực hiện cú sút phạt từ khoảng cách 11m. Thủ môn sẽ gặp khó khăn trong việc bắt bóng nếu bóng đến với tốc độ cao hay thấp? Tại sao?
Hướng dẫn giải:
- Hình a: Khi đèn tín hiệu chuyển sang màu đỏ, một chiếc ô tô tải cần phải có lực hãm lớn hơn so với ô tô con để dừng lại. Do ô tô tải nặng hơn, nên cần một lực hãm mạnh hơn để dừng nó so với ô tô con.
- Hình b: Nếu quả bóng có tốc độ lớn hơn, sẽ khó bắt hơn so với quả bóng tốc độ thấp hơn. Vì bóng bay nhanh hơn, thủ môn khó theo dõi và bắt được hướng di chuyển của bóng.
Một số bài tập tự luyện khác:
Bài 1: Hai vật thể A và B có khối lượng lần lượt là 2kg và 4kg. Vật thể A di chuyển với tốc độ 5 m/s theo hướng ngang. Nếu nó va chạm vào vật thể B và sau đó cả hai cùng di chuyển theo cùng hướng với tốc độ 2 m/s, hãy tính tốc độ của vật thể B trước khi va chạm.
Bài 2: Một tàu vũ trụ bắt đầu từ trạng thái đứng yên trên bề mặt trái đất và tăng tốc với tốc độ 8 km/s để rời khỏi tầng khí quyển. Nếu tàu có khối lượng 5000kg, hãy tính động lượng ban đầu của tàu.
Bài 3: Một quả bóng có khối lượng 0,5kg đang di chuyển với tốc độ 10 m/s. Nếu quả bóng va chạm vào bức tường và sau đó quay ngược lại với tốc độ 5 m/s, hãy tính động lượng của bóng trước và sau va chạm.
Bài 4: Ba vật thể A, B và C có khối lượng lần lượt là 3 kg, 5 kg và 2 kg, đứng yên trên mặt phẳng. Vật thể A bắt đầu di chuyển với tốc độ 6 m/s theo hướng ngang. Sau va chạm, nếu vật thể A và B di chuyển cùng hướng với tốc độ 3 m/s, hãy tính tốc độ của vật thể C sau va chạm.
Bài 5: Hai vật thể có khối lượng lần lượt là 6kg và 4kg đứng yên trên mặt phẳng trơn. Nếu vật thể có khối lượng nhỏ hơn bắt đầu di chuyển với tốc độ 8 m/s theo hướng ngang và va chạm hoàn toàn có động lượng với vật thể còn lại, hãy tính tốc độ của vật thể lớn hơn sau va chạm.
Bài 6: Một vật thể có khối lượng 2kg đang di chuyển với tốc độ 6 m/s. Nếu nó va chạm với một vật thể khác có khối lượng 4kg và cả hai cùng di chuyển với tốc độ 3 m/s sau va chạm, hãy tính tốc độ ban đầu của vật thể có khối lượng nhỏ hơn.
Bài 7: Một chiếc tàu con thoi nặng 1000kg đang di chuyển với tốc độ 20 m/s. Nếu tàu phải đẩy một vật thể khác có khối lượng 3000kg với tốc độ 4 m/s, hãy tính động lượng cuối cùng của tàu con thoi sau khi đã đẩy vật thể ra khỏi tàu.
Bài 8: Ba vật thể A, B và C có khối lượng lần lượt là 2kg, 3kg và 4kg. Nếu vật thể A di chuyển với tốc độ 5 m/s theo hướng ngang và va chạm hoàn toàn có động lượng với vật thể B và C di chuyển cùng hướng với tốc độ 4 m/s, hãy tính tốc độ cuối cùng của vật thể A.
Bài 9: Một tên lửa có khối lượng 5000kg bắt đầu từ trạng thái yên và tăng tốc với tốc độ 2000 m/s. Nếu tên lửa phải bắn một vật thể có khối lượng 1000kg với tốc độ 500 m/s, hãy tính động lượng cuối cùng của tên lửa sau khi bắn vật thể.
Bài 10: Một tên lửa có khối lượng 6000kg khởi động từ trạng thái đứng yên và tăng tốc với tốc độ 2500 m/s. Nếu tên lửa bắn một vật thể có khối lượng 1200kg với tốc độ 600 m/s, hãy tính động lượng cuối cùng của tên lửa sau khi bắn vật thể.
Bài viết từ Mytour về chủ đề Động lượng và đơn vị của nó đã được trình bày ở trên. Mong rằng thông tin trong bài viết sẽ hữu ích cho bạn và hỗ trợ bạn áp dụng tốt kiến thức vào các bài tập. Xin chân thành cảm ơn!
