Cập nhật nội dung chi tiết về № 116 – Bảo Toàn Moment Động Lượng Trong Chuyển Động Quay – Vật Lý Mô Phỏng mới nhất trên website Sieuphampanorama.com. Hy vọng thông tin trong bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu ngoài mong đợi của bạn, chúng tôi sẽ làm việc thường xuyên để cập nhật nội dung mới nhằm giúp bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.
Mục đích thí nghiệm
Thí nghiệm này giúp nghiệm lại định luật cơ bản nhất trong chuyển động quay của hệ vật cô lập: Định luật bảo toàn moment động lượng. Bên cạnh đó, ta cũng có thể kiểm tra lại phép bảo toàn cơ năng trong va chạm đàn hồi của sự quay.
Định luật cơ bản của sự quay
Để nói về định luật cơ bản của sự quay, ta thiết lập thí nghiệm bố trí như hình 1, với đối tượng khảo sát là hai đĩa quay có cùng trục quay. Mỗi đĩa vốn có thể quay độc lập không ảnh hưởng lên đĩa còn lại. Gọi đĩa trên là đĩa 1, đĩa dưới là đĩa 2.
Ma sát trên ổ bi trục quay được hạn chế còn rất nhỏ. Nếu đẩy nhẹ một đĩa, chẳng hạn đĩa trên, nó có thể duy trì sự quay trong thời gian dài với mất mát đủ nhỏ có thể bỏ qua. Ta nói rằng moment động lượng L_1 của đĩa được bảo toàn:
L_1=I_1omega_1=mathrm{const},
trong đó I_1 là moment quán tính của đĩa 1, omega_1 là vận tốc góc của nó. Quả thực, bản thân đĩa 1 là vật cô lập về phương diện tác dụng lực: cả trọng lực lẫn phản lực tác dụng lên đĩa đều có điểm đặt trên trục quay và không sinh ra moment lực. Sự bảo toàn moment động lượng trên chỉ một đĩa như thế rất dễ kiểm tra.
Tình huống phức tạp hơn xảy ra khi hệ quay xảy ra tương tác bên trong. Chúng ta xét hệ cô lập cấu thành từ cả hai đĩa. Lúc này hệ không còn là một vật cứng nữa mà cấu thành từ nhiều thành phần chuyển động tương đối với nhau. Nhưng dù phức tạp đến mấy, định luật bảo toàn moment động lượng đã khẳng định rằng tổng moment động lượng của hệ đĩa luôn được bảo toàn:
L_1+L_2=I_1omega_1+I_2omega_2=mathrm{const}.
Tương tác diễn ra bên trong hệ nói trên được thực hiện thông qua va chạm giữa hai đĩa. Mỗi đĩa gắn thêm một “mấu va chạm” ở rìa (hình 1), sao cho khi quay các đĩa không còn tự do mà ảnh hưởng lẫn nhau. Có hai trường hợp đặc biệt:
– Va chạm tuyệt đối đàn hồi. Khi va chạm, động năng dần chuyển sang thế năng của biến dạng trên hai mấu va chạm, rồi chuyển ngược lại thành động năng khi hai mấu xô đẩy nhau ra. – Va chạm tuyệt đối không đàn hồi, còn gọi vắn tắt là va chạm mềm. Sau va chạm, toàn bộ mọi chuyển động tương đối giữa các thành phần của hệ hoàn toàn bị triệt tiêu, có nghĩa hai đĩa cùng quay như một khối thống nhất. Cơ năng trong va chạm này không được bảo toàn. Phần động năng của chuyển động tương đối hoàn toàn bị chuyển hoá thành nhiệt.
Dù trường hợp nào đi nữa, mặc cho cơ năng có bảo toàn hay không, tổng moment động lượng trước và sau va chạm vẫn không thay đổi:
I_1omega_1+I_2omega_2=I_1omega_1^{prime}+I_2omega_2^{prime}.
Ta có thể tính toán trạng thái của hệ sau va chạm nhờ vận dụng những tính chất ấy.
Va chạm đàn hồi
Ngoài sự bảo toàn moment động lượng, cơ năng cũng được bảo toàn. Từ đó hình thành hệ phương trình:
begin{aligned}I_1omega_1+I_2omega_2&=I_1omega_1^{prime}+I_2omega_2^{prime},\frac{1}{2}I_1omega_1^2+frac{1}{2}I_2omega_2^2&=frac{1}{2}I_1omega_1^{prime 2}+frac{1}{2}I_2omega_2^{prime 2}.end{aligned}
Giải hệ phương trình thu được:
omega_1^{prime}=frac{2I_2omega_2+(I_1-I_2)omega_1}{I_1+I_2},tag{1}
omega_2^{prime}=frac{2I_1omega_1+(I_2-I_1)omega_2}{I_1+I_2}.tag{2}
Một trường hợp rất đặc biệt của tương tác đàn hồi là khi ta ép hai đĩa vào nhau, tạo thế năng tương tác giữa hai “mấu va chạm”, từ trạng thái đứng yên omega_1=omega_2=0 hai đĩa đẩy nhau ra và quay với vận tốc omega_1′ và omega_2′. Định luật bảo toàn moment động lượng vẫn tuân thủ nghiêm ngặt:
0=I_1omega_1^{prime}+I_2omega_2^{prime},
hay
frac{omega_1^{prime}}{omega_2^{prime}}=-frac{I_2}{I_1}.tag{3}
Va chạm mềm
Trường hợp này chỉ có định luật bảo toàn moment động lượng được vận dụng, kết hợp dữ kiện toàn bộ hệ hai đĩa kết thành một khối thống nhất sau va chạm và có cùng vận tốc góc omega^{prime}:
I_1omega_1+I_2omega_2=(I_1+I_2)cdotomega^{prime}.
Suy ra:
omega^{prime}=frac{I_1omega_1+I_2omega_2}{I_1+I_2}.tag{4}
Những loại va chạm trung gian giữa tuyệt đối đàn hồi và tuyệt đối không đàn hồi chúng ta tạm thời không xét đến.
Nguyên lý phép đo
Trong thí nghiệm này ta sẽ khảo sát va chạm giữa hai đĩa trong hình 1. Hai cảm biến quang học đặt sát rìa các đĩa quay ở hai bên có vai trò trong việc đo các vận tốc quay omega_1, omega_2 trước va chạm và đo omega_1^{prime}, omega_2^{prime} sau va chạm. Mỗi khi lá cờ hiệu quét qua cảm biến, vận tốc góc sẽ được đo đạc và truyền về máy tính. Có được giá trị thực nghiệm, ta có thể so sánh với kết quả tính bằng công thức lý thuyết (1), (2), (3) và (4).
Thí nghiệm va chạm đàn hồi và va chạm mềm tiến hành gần như tương tự nhau, chỉ khác nhau ở cách bố trí “mấu va chạm”. Trên mỗi mấu va chạm đính một viên nam châm. Muốn tạo nên va chạm đàn hồi, ta sắp đặt sao cho hai mấu đẩy nhau như hình 2. Còn muốn tạo va chạm mềm, ta làm cho chúng hút nhau như hình 3.
Có 4 trạng thái ban đầu dẫn đến va chạm của hai đĩa:
– Trường hợp 1: cả hai đĩa cùng lao đến về phía nhau – Trường hợp 2: đĩa 1 đứng yên còn đĩa 2 lao đến va chạm – Trường hợp 3: đĩa 2 đứng yên còn đĩa 1 lao đến va chạm – Trường hợp 4: cả hai đĩa bị ép vào nhau bằng tay rồi buông ra
Quán tính của mỗi đĩa có thể thay đổi được bằng cách thêm bớt các đĩa kim loại. Bản thân mỗi đĩa trần bằng nhựa đã có moment quán tính bằng 10^{-3},mathrm{kgcdot m^2}, khi gắn thêm mỗi đĩa kim loại moment quán tính tăng thêm 10^{-3},mathrm{kgcdot m^2}. Cách tháo lắp đĩa kim loại miêu tả trong hình 4.
Quy trình thí nghiệm
Đầu tiên cần lấy thông tin về cấu trúc của mỗi đĩa quay từ giảng viên. Thêm bớt đĩa kim loại theo đúng yêu cầu đã cho. Đặt cảm biến E và F theo đúng miêu tả trên hình 1. Cảm biến E đặt bên phải, cắm vào CASSY ở cổng bên trái. Cảm biến F đặt bên trái, cắm vào CASSY ở cổng bên phải.
Chiều dương quy ước chọn theo hướng ngược chiều kim đồng hồ.
Thiết lập thí nghiệm
Khởi động phần mềm CASSY Lab 2, khai báo cổng đầu vào cho cảm biến như ô tròn màu đỏ hình 5.
Tại khung Settings (hình 6), khai báo 4 biến số cần đo là omega_1, omega_2, omega_1^{prime}, omega_2^{prime}, tương ứng với vận tốc góc của mỗi đĩa trước và sau va chạm.
Nhấp chuột vào biến số omega_1 để xuất hiện khung tuỳ chọn như hình 7. Cần thiết lập các tham số sau đây:
– Range: phạm vi cần đo chọn 5,mathrm{rad/s}. – Radius: chọn bán kính đĩa quay bằng 0.1,mathrm{m}. – Flag: chiều rộng của cờ hiệu, cũng là quãng đường mà đĩa sẽ quét qua tia hồng ngoại của cảm biến, thiết lập 17.5,mathrm{mm}.
Khảo sát va chạm đàn hồi
Sắp đặt sao cho hai mấu va chạm đẩy nhau như hình 2.
Lưu ý: mỗi đĩa sau va chạm chỉ được quét cờ hiệu của nó qua đúng 01 cảm biến E hoặc F. Nếu một đĩa nào đó chuẩn bị quét sang cảm biến thứ hai, cần ngăn nó lại bằng tay!
Ta tiến hành bốn trường hợp va chạm.
Trường hợp 1: cả hai đĩa cùng lao đến về phía nhau
– Trong mục Trolley Position before Impact của phần mềm CASSY Lab 2 chọn thứ tự bố trí 1-E-F-2 (approaching each other). – Đưa hai đĩa về vị trí ban đầu như hình dưới, theo đúng thứ tự 1-E-F-2 ngược chiều kim đồng hồ. – Bấm chuột vào nút rightarrow 0leftarrow để quy 0, cho phép thực hiện phép đo mới. – Dùng hai tay đồng thời đẩy hai đĩa về phía ngược nhau: đĩa 1 theo chiều dương, đĩa 2 theo chiều âm. – Ghi giá trị của omega_1 omega_2, omega_1^{prime}, omega_2^{prime} vào bảng 1.
Trường hợp 2: đĩa 1 đứng yên còn đĩa 2 lao đến va chạm
– Trong mục Trolley Position before Impact của phần mềm CASSY Lab 2 chọn thứ tự bố trí E-1-F-2 (trolley 1 at rest). – Đưa hai đĩa về vị trí ban đầu như hình dưới, theo đúng thứ tự E-1-F-2 ngược chiều kim đồng hồ. – Bấm chuột vào nút rightarrow 0leftarrow để quy 0, cho phép thực hiện phép đo mới. – Đẩy nhẹ đĩa 2 về phía chiều âm cho va chạm với đĩa 1 đang đứng yên. – Ghi giá trị của omega_1, omega_2, omega_1^{prime}, omega_2^{prime} vào bảng 1.
Trường hợp 3: đĩa 2 đứng yên còn đĩa 1 lao đến va chạm
– Trong mục Trolley Position before Impact của phần mềm CASSY Lab 2 chọn thứ tự bố trí 1-E-2-F (trolley 2 at rest). – Đưa hai đĩa về vị trí ban đầu như hình dưới, theo đúng thứ tự 1-E-2-F ngược chiều kim đồng hồ. – Bấm chuột vào nút rightarrow 0leftarrow để quy 0, cho phép thực hiện phép đo mới. – Đẩy nhẹ đĩa 1 về phía chiều dương cho va chạm với đĩa 2 đang đứng yên. – Ghi giá trị của omega_1, omega_2, omega_1^{prime}, omega_2^{prime} vào bảng 1.
Trường hợp 4: cả hai đĩa bị ép vào nhau bằng tay rồi buông ra
– Trong mục Trolley Position before Impact của phần mềm CASSY Lab 2 chọn thứ tự bố trí E-1-2-F (explosion). – Đưa hai đĩa về vị trí ban đầu như hình dưới, theo đúng thứ tự E-1-2-F ngược chiều kim đồng hồ. – Bấm chuột vào nút rightarrow 0leftarrow để quy 0, cho phép thực hiện phép đo mới. – Dùng hai tay ép nhẹ hai đĩa vào với nhau, sau đó đột ngột thả hai tay ra cho hai đĩa xô đẩy nhau. – Ghi giá trị của omega_1, omega_2, omega_1^{prime}, omega_2^{prime} vào bảng 1.
Khảo sát va chạm mềm
Sắp đặt sao cho hai mấu va chạm hút nhau như hình 3. Ta tiến hành hai trường hợp va chạm.
Trường hợp 1: đĩa 1 đứng yên còn đĩa 2 lao đến va chạm
– Trong mục Trolley Position before Impact của phần mềm CASSY Lab 2 chọn thứ tự bố trí E-1-F-2 (trolley 1 at rest). – Đưa hai đĩa về vị trí ban đầu như hình dưới, theo đúng thứ tự E-1-F-2 ngược chiều kim đồng hồ. – Bấm chuột vào nút rightarrow 0leftarrow để quy 0, cho phép thực hiện phép đo mới. – Đẩy nhẹ đĩa 2 về phía chiều âm cho va chạm với đĩa 1 đang đứng yên. – Ghi giá trị của omega_1, omega_2, omega_1^{prime}, omega_2^{prime} vào bảng 2.
Trường hợp 2: đĩa 2 đứng yên còn đĩa 1 lao đến va chạm
– Trong mục Trolley Position before Impact của phần mềm CASSY Lab 2 chọn thứ tự bố trí 1-E-2-F (trolley 2 at rest). – Đưa hai đĩa về vị trí ban đầu như hình dưới, theo đúng thứ tự 1-E-2-F ngược chiều kim đồng hồ. – Bấm chuột vào nút rightarrow 0leftarrow để quy 0, cho phép thực hiện phép đo mới. – Đẩy nhẹ đĩa 1 về phía chiều dương cho va chạm với đĩa 2 đang đứng yên. – Ghi giá trị của omega_1, omega_2, omega_1^{prime}, omega_2^{prime} vào bảng 2.
Xử lý dữ liệu
Từ bảng 1 tính giá trị lý thuyết của vận tốc các đĩa sau va chạm trong 3 trường hợp đầu theo công thức (1), (2):
begin{aligned}omega_1^{prime}&=frac{2I_2omega_2+(I_1-I_2)omega_1}{I_1+I_2},\omega_2^{prime}&=frac{2I_1omega_1+(I_2-I_1)omega_2}{I_1+I_2}.end{aligned}
Còn trường hợp thứ tư cần kiểm tra sự đúng đắn của hệ thức (3):
frac{omega_1^{prime}}{omega_2^{prime}}=-frac{I_2}{I_1}.
Từ bảng 2 tính giá trị lý thuyết của vận tốc các đĩa sau va chạm theo công thức (4):
omega_1^{prime}=omega_2^{prime}=frac{I_1omega_1+I_2omega_2}{I_1+I_2}.
So sánh kết quả lý thuyết với thực nghiệm.
Bài 23. Động Lượng. Định Luật Bảo Toàn Động Lượng
CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
Khi một hệ vật chuyển động thì nói chung vị trí, vận tốc, gia tốc…của các vật trong hệ thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp có thể tìm được những đại lượng đặc trưng cho trạng thái của hệ không thay đổi theo thời gian. Đó là những đại lượng bảo toàn. Nếu đại lượng bảo toàn là một vô hướng thì giá trị của nó không đổi; nếu đại lượng bảo toàn là một vectơ thì phương, chiều và độ lớn của nó không đổi.
Các định luật bảo toàn cơ bản của cơ học:
–Bảo toàn động lượng;
–Bảo toàn cơ năng.
Các định luật này cho phép ta hiểu được sâu sắc nhiều thông tin về chuyển động của một hệ và vận dụng có hiệu quả trong việc giải nhiều bài toán cơ học.
23
ĐỘNG LƯỢNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG
1. Kiến thức
– Định nghĩa được động lượng, nêu được hệ quả: lực với cường độ đủ mạnh tác dụng lên một vật trong một khoảng thời gian ngắn có thể làm cho động lượng của vật biến thiên.
– Từ định luật II Niu-tơn suy ra được định lí biến thiên động lượng.
– Phát biểu được định nghĩa hệ cô lập.
– Phát biểu được định luật bảo toàn động lượng.
2. Kỹ năng
– Vận dụng được định luật bảo toàn động lượng để giải bài toán va chạm mềm.
– Giải thích được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực.
3. Thái độ
– Có ý thức vận dụng kiến thức Vật lí để giải thích các hiện tượng trong thực tế.
– Thích chơi các môn thể thao nhằm phát huy “Một tinh thần minh mẫn trong một thân thể tráng kiện – A sound mind in a sound body”
Chúng ta đều biết trong tương tác giữa hai vật có sự biến đổi vận tốc của các vật. Vậy hệ thức nào liên hệ giữa vận tốc giữa các vật trước và sau tương tác với khối lượng của chúng không? Và đại lượng gì sẽ đặc trưng cho sự truyền chuyển động giữa các vật trong tương tác, đại lượng này tuân theo quy luật nào?
I – ĐỘNG LƯỢNG
1. Xung lượng của lực
a) Ta hãy xét những ví dụ sau:
– Cầu thủ đá vô lê đã đưa bóng vào lưới đối phương (Video 23.1).
– Hòn bi đang chuyển động nhanh, chạm vào thành bàn, đổi hướng (Video 23.2).
– Hai hòn bi va chạm vào nhau, đổi hướng (Video 23.3).
Trong những thí dụ trên, các vật (quả bóng, hòn bi…) đã chịu tác dụng của ngoại lực trong một khoảng thời gian ngắn. Do thời gian tác dụng rất ngắn nên ta phải tạo ra những lực có độ lớn đáng kể làm đổi hướng chuyển động của vật. Nói cách khác: 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.
được định nghĩa là Δt b) Khi một lực tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian Δt thì tích xung của lực trong khoảng thời gian .
Ở định nghĩa này, ta giả thiết lực không đổi trong khoảng thời gian tác dụng Δt.
Đơn vị xung của lực: Niu-tơn giây (N.s).
Video 23.1. Nếu Real Madrid cần một cú vô lê quyết định để mang lại danh hiệu Champions League thứ 9 trong lịch sử CLB hoàng gia Tây Ban Nha, người làm được điều đó chỉ có thể là Zidane. Với cú sút đẳng cấp nâng tỉ số lên 2 – 1, Zidane và các đồng đội đã chính thức có được danh hiệu cao quý thứ 9 tại đấu trường Châu Âu
Video 23.2
Video 23.3
2. Động lượng
a) Tác dụng của xung của lực có thể giải thích dựa vào định luật II Niu-tơn. Giả sử lực (không đổi) tác dụng lên một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc . Trong khoảng thời gian tác dụng Δt nhỏ, vận tốc của vật biến đổi thành nghĩa là vật đã có gia tốc.
Theo định luật II Niu-tơn:
Þ
(23.1)
Vế phải của hệ thức này chính là xung của lực trong khoảng thời gian Δ t; ở vế trái xuất hiện độ biến thiên của đại lượng
b) Đại lượng được gọi là động lượng của một vật.
Động lượng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc là đại lượng xác định bởi công thức:
(23.2)
Động lượng là một vectơ cùng hướng với vận tốc của vật (Hình 23.1). Đơn vị động lượng là kilôgam mét trên giây (kí hiệu là kgm/s).
Hình 23.1
c) Dạng khác của định luật II Niu-tơn
Hệ thức (20.l) có thể viết dưới dạng:
(23.3)
Độ biến thiên động lượng của một vật trong một khoảng thời gian nào đó bằng xung của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.
Phát biểu trên được gọi là định lí biến thiên động lượng. Có thể coi đó là một cách phát biểu khác của định luật II Niu-tơn.
Ý nghĩa: Lực tác dụng đủ mạnh trong một khoảng thời gian thì có thể gây ra biến thiên động lượng của vật.
1. Chứng minh công thức (23.3).
II – ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG
1. Hệ cô lập (hệ kín)
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 ấy cân bằng nhau. Trong hệ cô lập chỉ có các nội lực trực đối nhau theo định luật III Niu-tơn.
2. Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập
Xét một hệ cô lập gồm hai vật nhỏ có khối lượng m 1 và m 2 tương tác nhau.
Theo định luật III Niu-tơn:
hay
Áp dụng (23.3), ta được:
và
. Nghĩa là biến thiên động lượng của hệ bằng 0 hay là động lượng của hệ không đổi.
Từ kết quả nhiều thí nghiệm, nhiều hiện tượng khác nhau, ta rút ra định luật bảo toàn động lượng.
Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn.
++ … + = vectơ không đổi (23.6)
Định luật bảo toàn động lượng có nhiều ứng dụng thực tế như để giải các bài toán về va chạm, giải thích hiện tượng súng giật khi bắn
(Video 23.6), … Định luật này cũng là cơ sở của nguyên tắc chuyển động bằng phản lực của các máy bay, tên lửa ( Video 23.7) ,…
Video 23.4. Minh hoạ
Video 23.5. Minh hoạ
Video 23.6. Súng giật khi bắn
Video 23.7. Phóng vệ tinh Vinasat-1
3. Va chạm mềm
Xét một vật khối lượng m 1, chuyển động trên một mặt phẳng ngang với vân tốc là một hệ cô lập.đến va chạm vào một vật có khối lượng m 2 đang đứng yên (Video 23.8). Sau va chạm hai vật nhấp làm một và cùng chuyển động với vận tốc. Va chạm của hai vật như vậy gọi là va chạm mềm. Vì không có ma sát nên các ngoại lực tác dụng gồm có các trọng lực & các phản lực pháp tuyến chúng cân bằng nhau: Hệ
Theo định luật bảo toàn động lượng ta có :
m 1= (m 1 + m 2)
Þ
Các vectơ vận tốc cùng hướng:
4. Chuyển động bằng phản lực
Một quả tên lửa có khối lượng M chứa một khối khí khối lượng m. Khi phóng tên lửa khối khí m phụt ra phía sau với vận tốc thì tên khối lượng M chuyển động với vận tốc (Video 23.9).
Lúc đầu động lượng của tên lửa bằng không:
Khí phụt ra, động lượng của hệ:
Coi tên lửa là hệ cô lập, theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
m + M =
Þ = –
Ta thấy ngược hướng với nghĩa là tên lửa bay về phía trước, ngược với hướng khí phụt ra.
Video 23.8. Va chạm mềm trên đệm không khí
Video 23.9
Video 23.10. Mô hình tên lửa nhiều tầng
Câu 1. Nêu định nghĩa, viết biểu thức động lượng của một vật và nêu tên đơn vị các ĐLVL có trong đó?
Câu 2. Khi nào động lượng của một vật biến thiên?
Câu 3. Phát biểu định luật bảo toàn động lượng? Biểu thức?
Câu 4. Em hãy kể các chuyển động bằng phản lực mà em biết?
23.1. Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải để được một câu có nội dung đúng.
23.2. Một vật có khối lượng 2 kg rơi tự do xuống đất trong khoảng thời gian 0,5s. Độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian đó là bao nhiêu?
A. 5,0 kg.m/s. C. 10 kg.m/s.
B. 4,9 kg.m/s. D. 0,5 kg.m/s.
Cho g = 9,8 m/s 2.
23.3. Trong quá trình nào sau đây, động lượng của ô tô được bảo toàn?
A. Ô tô tăng tốc.
B. Ô tô giảam tốc.
C. Ô tô chuyển động tròn đều.
D. Ô tô chuyển động thẳng đều trên đường có ma sát.
23.4. Tính lực đẩy trung bình của hơi thuốc súng lên đầu đạn ở trong nòng một súng trường bộ binh, biết rằng đầu đạn có khối lượng 10 g, chuyển động trong nòng súng nằm ngang trong khoảng 10-3 s, vận tốc đầu bằng 0, vận tốc khi đến đầu nòng súng v = 865 m/s.
23.5. Một toa xe khối lượng 10 tấn đang chuyển động trên đường ray nằm ngang với vận tốc không đổi v = 54 km/h. Người ta tác dụng lên toa xe một lực hãm theo phương ngang. Tính độ lớn trung bình của lực hãm nếu toa xe dừng lại sau :
a) 1 giờ 40 phút.
b) 10 giây.
23.6. Một vật nhỏ khối lượng m 0 đặt trên một toa xe khối lượng m. Toa xe này có thể chuyển động trên một đường ray nằm ngang không ma sát. Ban đầu hệ đứng yên. Sau đó cho m 0 chuyển động ngang trên toa xe với vận tốc. Xác định vận tốc chuyển động của toa xe trong hai trường hợp:
a) là vận tốc của m 0 đối với mặt đất.
b) là vận tốc của m 0 đối với toa xe.
23.7*. Có một bệ khối lượng 10 tấn có thể chuyển động trên đường ray nằm ngang không ma sát. Trên bệ có gắn một khẩu pháo khối lượng 5 tấn. Giả sử khẩu pháo chứa một viên đạn khối lượng 100 kg và nhả đạn theo phương ngang với vận tốc đầu nòng 500 m/s (vận tốc đối với khẩu pháo). Xác định vận tốc của bệ pháo ngay sau khi bắn, trong các trường hợp sau:
1. lúc đầu hệ đứng yên.
2. Trước khi bắn, bệ pháo chuyển động với vận tốc 18 km/s:
a) Theo chiều bắn.
b) Ngược chiều bắn.
23.8. Một xe chở cát khối lượng 38 kg đang chạy trên đường nằm ngang không ma sát với vận tốc 1 m/s. Một vật nhỏ khối lượng 2 kg bay ngang với vận tốc 7 m/s (đối với mặt đất) đến chui vào cát và nằm yên trong cát. Xác định vận tốc mới của xe. Xét hai trường hợp :
a) Vật bay đến ngược chiều xe chạy.
b) Vật bay đến cùng chiều xe chạy.
(VTC News) – Cơ quan quản lý hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) đã phóng thử thành công tên lửa đẩy Ares I-X vào ngày hôm qua 28/10 theo giờ địa phương từ căn cứ vũ trụ Kennedy, bang Florida.
Mục đích của lần phóng này là thử nghiệm công nghệ phát triển thiết bị phóng có người lái trong tương lai để có thể thay thế đội tàu con thoi sắp “về hưu” và phục vụ tham vọng đưa người lên mặt trăng của Mỹ.
NASA đã mất gần 4 năm với kinh phí 350 triệu USD cho tên lửa này. Hôm 27/10 vừa qua Mỹ đã hủy bỏ vụ phóng tên lửa Ares I-X vì thời tiết xấu.
Tên lửa Ares I-X được phóng lên và bay khoảng 2 phút trước khi rơi xuống Đại Tây Dương, nhưng các kỹ sư của NASA hy vọng sẽ biết được những thông tin đáng giá về hoạt động của tên lửa Ares I-X nhờ 700 thiết bị cảm ứng được gắn trên tên lửa này.
Lê Dũng (Theo Press, BBC)
Con mực bơi như thế nào?
Hẳn bạn sẽ vô cùng ngạc nhiên khi nghe nói: Với nhiều sinh vật thì phương pháp hoang đường “tự túm tóc để nâng mình lên trên” lại chính là cách di chuyển thông thường của chúng ở trong nước. Mực cũng thế.
Con mực và nói chung đa số các động vật nhuyễn thể lớp đầu túc đều di chuyển trong nước theo cách: lấy nước vào lỗ máng qua khe hở bên và cái phễu đặc biệt ở đằng trước thân, sau đó chúng dùng sức tống tia nước qua cái phễu đó. Như thế, theo định luật phản tác dụng, chúng nhận được một sức đẩy ngược lại đủ để thân chúng bơi khá nhanh về phía trước. Ngoài ra con mực còn có thể xoay ống phễu về một bên hoặc về đằng sau và khi ép mình để đẩy nước ra khỏi phễu thì nó có thể chuyển động theo bất kỳ hướng nào cũng được.
Chuyển động của con sứa cũng tương tự như thế: nó co các cơ lại để đẩy nước từ dưới cái thân hình chuông của nó ra và như thế nó bị đẩy về phía ngược lại. Chuyển động của bọ nước, của các ấu trùng chuồn chuồn và nhiều loài động vật dưới nước khác cũng theo phương pháp này.
(Theo: Vật lí vui)
Định Luật Bảo Toàn Động Lượng
Động lượng p của một vật là một véc tơ cùng hướng với vận tốc và được xác định bởi công thức:
Khi một lực F không đổi tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian Δt thì tích véc tơ F.Δt được định nghĩa là xung lượng của lực F trong khoảng thời gian Δt ấy.
Đơn vị xung lượng của lực là N.s
Tác dụng xung lượng của lực
Ý nghĩa: Khi lực đủ mạnh tác dụng lên vật trong một khoảng thời gian hữu hạn sẽ làm động lượng của vật biến thiên.
Phát biểu định luật bảo toàn động lượng
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 ấy cân bằng nhau.
Trong hệ cô lập chỉ có nội lực tương tác giữa các vật trong hệ trực đối nhau từng đôi một.
Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập
Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn:
m1v1 (véc tơ) và m2v2 (véc tơ) là động lượng của vật 1 và vật 2 trước tương tác
m1v1′ (véc tơ) và m2v2′ (véc tơ) là động lượng của vật 1 và vật 2 sau tương tác
Xét một vật khối lượng m1, chuyển động trên một mặt phẳng ngang với vận tốc v1 (véc tơ) đến va chạm vào một vật có khối lượng m2 đang đứng yên. Sau va chạm hai vật nhập làm một và cùng chuyển động với vận tốc v (véc tơ). Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
Chuyển động bằng phản lực
Trong một hệ kín đứng yên, nếu có một phần của hệ chuyển động theo một hướng, thì phần còn lại của hệ phải chuyển động theo hướng ngược lại. Chuyển động theo nguyên tắc như trên được gọi là chuyển động bằng phản lực. Ví dụ: Sự giật lùi của súng khi bắn, chuyển động của máy bay phản lực, tên lửa…
Dạng bài tập bảo toàn động lượng
Tìm độ lớn của động lượng
Bài 1: Một vật có m = 55kg thả mình rơi tự do từ vị trí cách mặt nước 4m. Sau khi chạm mặt nước 0,5s thì dừng lại, g = 9,8m/s². Tìm lực cản do nước tác dụng lên vật đó?
Hướng dẫn giải:
Bài 2. Một tên lửa khối lượng tổng cộng mo = 70tấn đang bay với v o = 200m/s đối với trái đất thì tức thời phụt ra lượng khí m 2 = 5 tấn, v 2 = 450m/s đối với tên lửa. Tính Vận tốc tên lửa sau khi phút khí ra?
Hướng dẫn giải:
Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!
Phân Loại Bài Tập Bảo Toàn Động Lượng
CHƯƠNG : CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
ĐỘNG LƯỢNG.ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG
I. KIẾN THỨC:1.Động lượng: Động lượng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc là đại lượng được xác định bởi công thức: ta có:
Trong đó: p là động lượng (kgm/s),m là khối lượng(kg),v là vận tốc(m/s)
2.Định lí biến thiên động lượng(cách phát biểu khác của định luật II NIUTON)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.
Ta có
Trong đó : m là khối lượng của vật (kg) F là lực tác dụng vào vật (N) v1,v2 là vận tốc của vật trước và sau khi tác dụng lực (m/s) là thời gian tác dụng lực làm thay đổi vận tốc của vật (s) F.: là xung lượng của lực , Hay Xung lựcÝ Nghĩa : Lực đủ mạnh tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian hữu hạn thì có thể gây ra biên thiên động lượng3.Định luật bảo toàn động lượng:+NDĐL: + Tổng động lương của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn + Một hệ vật gọi là hệ kín (hay cô lập) nếu các vật trong hệ chỉ tưng tác với nhau mà không tương tác với các vật ở ngoài hệ + Các trường hợp được xem là hệ cô lập ( Điều kiện áp dụng định luật bảo toàn động lượng ) – Tổng ngoại lực tác dụng lên hệ bằng không. – Ngoại lực rất nhỏ so với nội lực (VD: như vụ nổ ….) – Thời gian tương tác ngắn. – Nếu nhưng hình chiếu của trên một phương nào đó bằng không thì động lượng bảo toàn trên phương đó.
+ Biểu Thức : = Hay Đối với hệ hai vật Hay
Trong đó : m1,m2 là khối lượng của các vật(kg) v1,v2 là vật tốc của các vật trước va chạm (m/s) là vật tốc của các vật sau va chạm (m/s).II. BÀI TẬP
Dạng 1: Tính động lượng – Độ biến thiên động lượng.
– Động lượng của một vật : – Động lượng của hệ vật : – Độ biến thiên động lượng: Chú ý: Động lượng của hệ gồm hai vật là một hệ kín Khi đó: được xác định như sau: + Nếu , cùng phương, cùng chiều:
+ Nếu , cùng phương, ngược chiều:
+ Nếu , vuông góc với nhau:
+ Nếu , cùng độ lớn và hợp nhau một góc:
+ Nếu , khác độ lớn và hợp nhau một góc:
+ Đối với bài toán về Xung lực Nên Chú ý Quy Tắc cộng véc tơ Và Khử dấu véc tơ bằng phép Chiếu Hoặc sử dụng tính chất trên ( tính chất hbh ) nếu biết góc
VD1: Hai vật có khối lượng m1 = 1 kg, m2 = 3 kg chuyển động với các vận tốc v1 = 3 m/s và v2 = 1 m/s. Tìm tổng động lượng ( phương, chiều và độ lớn) của hệ trong các trường hợp : a) 1 và 2 cùng hướng. b) 1 và 2 cùng phương, ngược chiều. c) 1 và 2 vuông góc nhau d) hợp với nhau góc 600
VD2: Tìm tổng động lượng ( hướng và độ lớn ) của hệ hai vật có khối lượng bằng nhau m1=1kg, m2=1kg. Vận tốc vật 1 có độ lớn v=1m/s và có hướng không đổi, vận tốc vật hai có độ lớn v2 = 2m/s và có hướng vuông góc với v1 ? A. 5kg.m/s, 630 B. kg.m/s, 630 C. 3kg.m/s, 450 D. kg.m/s, 450
VD3: Một quả cầu rắn có khối lượng m=0,1kg chuyển động với vận tốc v=4m/s trên mặt phẳng nằm ngang. Sau khi va vào một vách cứng, nó bị bật trở lại với cùng vận tốc 4m/s. Hỏi độ biến thiên động lượng của quả cầu sau va chạm bằng bao nhiêu ? Tính lực (hướng và độ lớn) của vách tác
Bạn đang đọc nội dung bài viết № 116 – Bảo Toàn Moment Động Lượng Trong Chuyển Động Quay – Vật Lý Mô Phỏng trên website Sieuphampanorama.com. Hy vọng một phần nào đó những thông tin mà chúng tôi đã cung cấp là rất hữu ích với bạn. Nếu nội dung bài viết hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!