Lớp 10 Vật lý 10 - Kết nối tri thức

Lý thuyết Vật lý 10 bài 29 KNTT

Khoahoc xin giới thiệu bài Lý thuyết Vật lý lớp 10 bài 29: Định luật bảo toàn động lượng được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp các câu hỏi lí thuyết và trắc nghiệm có đáp án đi kèm nằm trong chương trình giảng dạy môn Vật lý lớp 10 sách Kết nối tri thức. Mời quý thầy cô cùng các bạn tham khảo tài liệu dưới đây.

1. Định luật bảo toàn động lượng

a. Hệ kín (hay hệ cô lập)

Một hệ được xem là hệ kín khi hệ đó không có tương tác với các vật bên ngoài hệ.

Ngoài ra, khi tương tác của các vật bên ngoài hệ lên hệ bị triệt tiêu hoặc không đáng kể so với các tương tác giữa các thành phần của hệ, hệ vẫn có thể được xem gần đúng là hệ kín.

Việc không tồn tại tương tác với môi trường ngoài là điều kiện của một hệ kín lí tưởng.

Ví dụ: Hai viên bi da va chạm.

b. Định luật bảo toàn động lượng

Xét một hệ kín gồm hai vật trượt trên một đệm khí đến va chạm với nhau. Vì các lực \overrightarrow {{F_1}} và \overrightarrow {{F_2}} là cặp nội lực trực đối nhau, nên theo định luật III Newton, ta viết:

\overrightarrow {{F_1}} = -\overrightarrow {{F_2}}

Dưới tác dụng của các lực \overrightarrow {{F_1}} và \overrightarrow {{F_2}}, trong khoảng thời gian \Delta t, động lượng của mỗi vật có độ biến thiên lần lượt là \Delta \overrightarrow {{p_1}};\Delta \overrightarrow {{p_2}}.

Áp dụng công thức \overrightarrow {{F}} \Delta t = \Delta \overrightarrow p cho từng vật, ta có: \left\{ \begin{array}{l} \overrightarrow {{F_1}} \Delta t = \Delta \overrightarrow {{p_1}} \\ \overrightarrow {{F_2}} \Delta t = \Delta \overrightarrow {{p_2}}  \end{array} \right.  

Suy ra: \Delta \overrightarrow {{p_1}}  =  - \Delta \overrightarrow {{p_2}} hay \Delta \overrightarrow {{p_1}}  + \Delta \overrightarrow {{p_2}}  = \overrightarrow 0

Gọi \Delta \overrightarrow {{p_1}}  + \Delta \overrightarrow {{p_2}}  = \overrightarrow 0 là động lượng toàn phần của hệ.

Ta có biến thiên động lượng toàn phần của hệ bằng tổng các biến thiên động lượng của mỗi vật: \Delta \overrightarrow p  = \Delta \overrightarrow {{p_1}}  + \Delta \overrightarrow {{p_2}}  = \overrightarrow 0

Biến thiên động lượng của hệ bằng không, nghĩa là động lượng toàn phần của hệ không đổi.

\overrightarrow p  = {\overrightarrow p _1} + {\overrightarrow p _2}= không đổi

Kết quả này có thể mở rộng cho hệ kín gồm nhiều vật.

Phát biểu định luật bảo toàn động lượng

Động lượng toàn phần của hệ kín là một đại lượng bảo toàn.

\overrightarrow {{p_1}} + \overrightarrow {{p_2}} = \overrightarrow {{p_1}'} + \overrightarrow {{p_2}'}

Một cách tổng quát ta có định luật bảo toàn động lượng cho hệ kín gồm nhiều vật như sau:

\overrightarrow {{p_1}} + \overrightarrow {{p_2}} + ... + \overrightarrow {{p_n}} = \overrightarrow {{p_1}'} + \overrightarrow {{p_2}'} + ... + \overrightarrow {{p_n}'}

Ví dụ: Một khối lượng m chuyển động với vận tốc 3m/s đến va chạm với một vật có khối lượng 2m đang đứng yên. Coi va chạm giữa hai vật là mềm. Sau va chạm, hai vật dính nhau và chuyển động cùng với vận tốc bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Hệ hai vật ngay khi va chạm mềm là một hệ kín nên động lượng của hệ được bảo toàn:

{m_1}\overrightarrow {{v_1}} + {m_2}\overrightarrow {{v_2}} = \left( {{m_1} + {m_2}} ight)\overrightarrow v

Do \overrightarrow {{v_2}} = 0 nên suy ra v = \frac{{{m_1}{v_1}}}{{{m_1} + {m_2}}} = \frac{{m.3}}{{m + 2m}} = 1\left( {m/s} ight)

2. Va chạm mềm và va chạm đàn hồi

Có hai kiểu va chạm thường gặp là va chạm đàn hồi và va chạm mềm.

a. Va chạm đàn hồi

Hình 29.1 mô tả một thí nghiệm về va chạm đàn hồi.

Hình 29.1. Va chạm đàn hồi

- Dùng hai xe A và B giống nhau, ở đầu mỗi xe có gắn một quả cầu kim loại nhỏ, cho xe A chuyển động với vận tốc vA = v tới va chạm với xe B đang đứng yên. Kết quả của va chạm làm xe A đang chuyển động thì dừng lại, còn xe B đang đứng yên thì chuyển động với đúng vận tốc V'B = v.

- Va chạm như thế gọi là va chạm đàn hồi.

b. Va chạm mềm

- Hình 29.2 mô tả một thí nghiệm về va chạm mềm.

Hình 29.2. Va chạm mềm

- Dùng hai xe A và B giống nhau, ở đầu mỗi xe có gắn một miếng nhựa dính. Cho xe A chuyển động với vận tốc vA = v tới va chạm với xe kia đang đứng yên. Sau va chạm, cả hai xe dính vào nhau và chuyển động với vận tốc bằng VAB = v/2. Kiểu va chạm “dính” này gọi là va chạm mềm.

Ví dụ: Trên mặt phẳng nằm ngang một hòn bi m_1=15g chuyển động sang phải với vận tốc 22,5cm/s và chạm trực diện đàn hồi với một hòn bi khối lượng m_2=30g đang chuyển động sang trái với vận tốc 18cm/s. Sau va chạm hòn bi m_1 đổi chiều chuyển động sang trái với vận tốc 31,5cm/s. Bỏ qua mọi ma sát, vận tốc của hòn bi m_2 sau va chạm bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Hai vật va chạm đàn hồi trực diện. Chọn chiều dương là chiều chuyển động của viên bi 1. Ta có:

\begin{matrix} {v_2}' = \dfrac{{\left( {{m_2} - {m_1}} ight){v_2} + 2{m_1}{v_1}}}{{{m_1} + {m_2}}} \hfill \\ = \dfrac{{\left( {0,03 - 0,015} ight).\left( { - 18} ight) + 0,015.22,5}}{{0,03 + 0,015}} = 9\left( {cm/s} ight) \hfill \\ \end{matrix}

Với v_2 = -18 cm/s vì viên bi 2 chuyển động ngược chiều so với viên bi 1.

  • 142 lượt xem
Sắp xếp theo
🖼️
Xóa Gửi bình luận

Vật Lí 10 KNTT