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

Hướng dẫn giải bài tập, bài thực hành trong bài 23: Động lượng – Định luật bảo toàn động lượng - sách giáo khoa vật lí 10. Tất cả các kiến thức lý thuyết và bài tập trong bài học này đều được giải đáp cẩn thận, chi tiết. Chúng ta tham khảo để học tốt vật lí 10 bài 23: Động lượng – Định luật bảo toàn động lượng nhé.

[toc:ul]

I. TÓM TẮT 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 $\overrightarrow{F}$ tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ∆t thì tích $\overrightarrow{F}$.$\Delta t$ được định nghĩa là xung lượng của lực $\overrightarrow{F}$ trong khoảng thời gian $\Delta t$ấy.

Đơn vị: N.s

Chú ý: $\overrightarrow{F}$ 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 $\overrightarrow{v}$ là đại lượng xác định bởi công thức:

$\overrightarrow{p}=m\overrightarrow{v}$.

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.

$\Delta \overrightarrow{p} = \overrightarrow{F}.\Delta t$

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: $\overrightarrow{p_{1}} + \overrightarrow{p_{2}} = const$

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 $\overrightarrow{v}$

Xét một hệ gồm hai vật $m_{1}$ 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 $m_{1}$, $m_{2}$, $\overrightarrow{v_{1}}$, $\overrightarrow{v_{2}}$. Bỏ qua ma sát.

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

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

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

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:

$m.\overrightarrow{v} + M.\overrightarrow{V} = \overrightarrow{0}$

Trong đó:

m là khối lượng của khối khí phụt ra với vận tốc $\overrightarrow{v}$ tại thời điểm xét.
M là khối lượng còn lại của tên lửa chuyển động với vận tốc $\overrightarrow{V}$ tại thời điểm xét.

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

II. GIẢI BÀI TẬP

Giải câu 1: Nêu định nghĩa và ý nghĩa của động lượng...

Nêu định nghĩa và ý nghĩa của động lượng.

Bài giải:

Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc $\overrightarrow{v}$ là đại lượng xác định bởi công thức:

$\overrightarrow{p}=m\overrightarrow{v}$.

Ý nghĩa: là đại lượng đặc trưng cho sự truyền tương tác giữa các vật.

Giải câu 2: Khi nào động lượng biến thiên...

Khi nào động lượng biến thiên?

Bài giải:

Động lượng của một vật biến thiên khi có một lực đủ mạnh tác dụng lên vật trong khoảng thời gian hữu hạn.

Giải câu 4: Phát biểu định luật bảo toàn động lượng...

Phát biểu định luật bảo toàn động lượng. Chứng tỏ rằng định luật đó tương đương định luật III Newton.

Bài làm:

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

Biểu thức: $\overrightarrow{p_{1}} + \overrightarrow{p_{2}} = const$

Chứng minh định luật bảo toàn động lượng tương đương với định luật III Newton:

Từ biểu thức của định luật: $\overrightarrow{p_{1}} + \overrightarrow{p_{2}} = const$

$\Rightarrow $ Biến thiên động lượng của hệ là:

$\Delta \overrightarrow{p_{1}} + \Delta \overrightarrow{p_{2}} = \overrightarrow{0}$

$\Leftrightarrow $ $\Delta \overrightarrow{p_{1}} = - \Delta \overrightarrow{p_{2}}$

$\Leftrightarrow $ $\overrightarrow{F_{1}}.\Delta t = - \overrightarrow{F_{2}}.\Delta t$ (Đpcm)

$\Leftrightarrow $ $\overrightarrow{F_{1}} = - \overrightarrow{F_{2}}$

Giải câu 3: Hệ cô lập là gì?...

Hệ cô lập là gì?

Bài giải:

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.

Giải câu 5: Động lượng được tính bằng...

Động lượng được tính bằng

A. N/s

B. N.s

C. N.m

D. N.m/s.

Bài giải:

Chọn đáp án B.

Giải thích: Đơn vị của động lượng là: kg.m/s = (kg.m/s²).s = N.s

Giải câu 6: Một quả bóng đang bay ngang với động lượng...

Một quả bóng đang bay ngang với động lượng $\overrightarrow{p}$ thì đập vuông góc vào một bức tường thẳng đứng 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. $\overrightarrow{0}$

B. $\overrightarrow{p}$

C. 2.$\overrightarrow{p}$

D. – 2.$\overrightarrow{p}$

Bài giải:

Chọn đáp án D

Giải thích:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động trước va chạm của quả bóng.

Động lượng trước va chạm là: $\overrightarrow{p}$

Động lượng sau va chạm là: - $\overrightarrow{p}$ (do bóng bật ngược trở lại, chuyển động ngược chiều dương)

Vậy độ biến thiên động lượng là:

$\Delta \overrightarrow{p} = \overrightarrow{p_{sau}} - \overrightarrow{p_{trước}} = (-\overrightarrow{p}) - \overrightarrow{p} = - 2.\overrightarrow{p}$

Giải câu 7: Một vật nhỏ khối lượng m = 2 kg...

Một vật nhỏ khối lượng m = 2 kg trượt xuống một đường thẳng nhẵn tại một điểm xác định có vận tốc 3 m/s, sau đó 4 s có vận tốc 7 m/s, tiếp ngay sau đó 3 s vật có động lượng (kg.m/s) là:

A. 6.

B. 10.

C. 20.

D. 28.

Chọn đáp án đúng.