Động Lượng Là Gì? Định Luật Bảo Toàn Động Lượng

Động lượng là một trong những phần kiến thức tương đối khó trong chương trình Vật Lý lớp 10. Tuy nhiên, nội dung này thường xuất hiện khá nhiều trong các đề kiểm tra. Vì thế, để giúp các em tìm hiểu thật kỹ về phần kiến thức này Chúng tôi đã tổng hợp những kiến thức liên quan và chia sẻ đến các em qua bài viết bên dưới đây. 

Động lượng

Động lượng là gì?

Động lượng của chất điểm được định nghĩa là đại lượng vectơ xác định bằng tích khối lượng với vận tốc của chất điểm đó.

Công thức tính động lượng được biểu diễn: p=mv

Những Món Đồ Cực Kỳ Cần Thiết Cho Mẹ và Bé Yêu Đang MIỄN PHÍ Vận Chuyển và Giảm Tới 50%

Khăn Che Bé Bú Đa Năng

Mua Ngay

Yếm Ăn Dặm Chống Thấm

Mua Ngay

Đai Đi Xe Máy Cho Bé

Mua Ngay

Dép Tập Đi Chống Ngã

Mua Ngay

Đơn vị của động lượng

Đơn vị của động lượng: Trong hệ đơn vị SI, động lượng được đo bằng kilogam mét trên giây (kg. m/s)

Xung lượng của lực

Trong trường hợp một lực F tác dụng lên một vật bất kỳ nào đó trong khoảng thời gian t thì F.t sẽ biểu thị cho xung lượng của lực F này trong khoảng thời gian đã đề cập ấy.

Cách phát biểu khác của định luật II Newton

Giữa động lượng và xung lượng của vật có mối quan hệ trực tiếp với nhau và được biểu diễn cụ thể bằng phương trình sau: p=F.t.

Trong đó:

  •  t: độ biến thiên thời gian (s)
  • p: Độ biến thiên động lượng (kg.m/s)
  • F: lực tác dụng lên vật (N)

Khi có một lực đủ mạnh tác dụng lên một vật bất kỳ trong khoảng thời gian cụ thể thì sẽ khiến cho động lượng của vật xảy ra sự biến thiên.

Định luật bảo toàn động lượng

Dưới đây là định luật bảo toàn động lượng quan trọng mà các em cần ghi nhớ cũng như hiểu thật rõ để có thể vận dụng vào giải các bài tập liên quan đến phần kiến thức này.

Hệ cô lập

Một hệ bất kỳ được gọi là hệ cô lập khi và chỉ khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực này cân bằng với nhau.

Trong hệ cô lập chỉ tồn tại các nội lực và các lực này tương tác giữa các vật có trong hệ trực đối với nhau theo từng đôi một.

Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập

Định luật bảo toàn động lượng
Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập (Nguồn: Internet)

Động lượng của một hệ cô lập là đại lượng được bảo toàn: p1+p2+pn=không đổi.

Biểu thức của định luật ứng với hệ cô lập bao gồm hai vật là m1 và m2 sẽ được biểu diễn như sau: p1+p2=const hay m1V1+m2V2=m1V1’+m2V2′

Trong đó: m1V1 và m2V2 chính là động lượng của vật 1 và vật 2 trước khi xảy ra tương tác. m1V1′ và m2V2’ là động lượng của vật 1 và vật 2 sau khi xảy ra tương tác.

Va chạm mềm

Va chạm mềm là va chạm không đàn hồi, sau va chạm hai vật gắn chặt vào nhau và chuyển động cùng với vận tốc giống nhau.

Lúc này, theo định luật bảo toàn động lượng, ta có: m1V1=(m1+m2)V

Va chạm của hai vật diễn ra như vậy sẽ được gọi là va chạm mềm.

Lưu ý: v1,V là những giá trị có thể âm, dương, hoặc bằng 0 tùy vào từng trường hợp cụ thể và hệ quy chiếu ta chọn.

Một số ứng dụng của định luật bảo toàn động lượng

  • Chuyển động bằng phản lực: Trong một hệ kín bất kỳ đứng yên, nếu một phần của hệ này chuyển động theo một hướng bất kỳ thì phần còn lại của hệ bắt buộc chuyển động theo hướng ngược lại. Chuyển động như vậy được gọi là chuyển động bằng phản lực.
  • Động Lượng Là Gì? Định Luật Bảo Toàn Động Lượng
  • Súng giật khi bắn: Dựa theo định luật bảo toàn động lượng, trước khi bắn, động lượng của hệ bằng không nên sau khi bắn, ta có V=-mMv. Điều này chứng tỏ súng chuyển động ngược chiều với đạn nên có hiện tượng “giật” xảy ra.

Bài tập về định luật bảo toàn động lượng

Bài tập 1: Hai hòn bi có khối lượng lần lượt 1kg và 2kg chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang ngược chiều nhau với các vận tốc 2m/s và 2,5 m/s. Sau va chạm, hai xe dính vào nhau và chuyển động với cùng vận tốc. Tìm độ lớn và chiều của vận tốc này, bỏ qua mọi lực cản.

Theo định luật bảo toàn động lượng

m1V1=(m1+m2)v => v=(m1.V1) : (m1+m2)

v=(1,2-2.2,25)/(1+2)= -1(m/s)

Vậy sau va chạm hai vật chuyển động với vận tốc -1 m/s và chuyển đông ngược chiều so với vận tốc ban đầu của vật một

Bài tập 2: Một búa máy có khối lượng 300kg rơi tự do từ độ cao 31,25m vào một cái cọc có khối lượng 100kg, va chạm giữa búa và cọc là va chạm mềm. Bỏ qua sức cản của không khí lấy g = 10m/s. Tính vận tốc búa và cọc sau va chạm.

Vận tốc của búa trước lúc va chạm với cọc:

v1=2gh=2.10.31,25=25 (m/s)

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của búa trước lúc va chạm

Theo định luật bảo toàn động lượng:

m1V1=(m1+m2)v

Chiếu lên chiều dương ta có:

v=m1v1m1+m2= 300.25300+100=18,75(m/s)

Bài tập 4: Một tên lửa khối lượng 70 tấn đang bay với vận tốc 200 m/s đối với trái đất thì tức thời phụt ra lượng khí có khối lượng 5 tấn với vận tốc 450m/s đối với tên lửa. Xác định vận tốc tên lửa sau khi phụt khí ra đối với trái đất.

Theo định luật bảo toàn động lượng ta có

Bài tập nâng cao

Bài tập 1: Một vật trọng lượng 1N có động lượng 1kgm/s, lấy g =10m/s2 khi đó vận tốc của vật bằng bao nhiêu?

Bài tập 2: Một vật có m = 1kg đang chuyển động với vận tốc v = 2m/s. Tính động lượng của vật?

Bài tập 3: Một vật có khối lượng m = 2kg, có động lượng 6kg.m/s, vật đang chuyển động với vận tốc bao nhiêu?

Bài tập 4: Một máy bay có khối lượng 160000kg, bay với vận tốc 870km/h. Tìm động lượng của máy bay?

Bài tập 5: Một chất điểm chuyển động không vận tốc đầu dưới tác dụng của lực F = 102N. Động lượng chất điểm ở thời điểm t = 3s kể từ lúc bắt đầu chuyển động là bao nhiêu?

Bài tập 6: Một vật có khối lượng 1kg 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? Lấy g = 10m/s2.

Bài tập 7: Một quả bóng có khối lượng m = 300g va chạm vào tường và nảy trở lại với cùng tốc độ. Vận tốc bóng trước va chạm là 5m/s. Tìm độ biến thiên động lượng?

Bài tập 8: Một vật nhỏ có khối lượng m = 0,5kg rơi tự do trong khoảng thời gian 2s. Tính độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian đó.

Bài tập 9: 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. Bài tập Vật lý lớp 10: Bài tập động lượng - Định luật bảo toàn động lượng cùng hướng.

b. Bài tập Vật lý lớp 10: Bài tập động lượng - Định luật bảo toàn động lượng cùng phương, ngược chiều.

c. Bài tập Vật lý lớp 10: Bài tập động lượng - Định luật bảo toàn động lượng vuông góc nhau

d. Bài tập Vật lý lớp 10: Bài tập động lượng - Định luật bảo toàn động lượng hợp nhau một góc 1200.

Bài tập 10: Một vật có khối lượng 2kg, tại thời điểm bắt đầu khảo sát, vật có vận tốc 3m/s, sau 5s thì vận tốc của vật là 8m/s, biết hệ số ma sát là μ = 0,5. Lấy g = 10ms2.

a. Tìm động lượng của vật tại hai thời điểm nói trên.

b. Tìm độ lớn của lực tác dụng lên vật.

c. Tìm quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian đó.

Bài tập 11: Một hệ gồm hai vật có khối lượng và độ lớn vận tốc lần lượt là m1 = 2kg, v1 = 3m/s và m2 = 1kg, v2 = 6m/s. Tìm tổng động lượng của hệ trong các trường hợp:

a. Hai vật chuyển động theo hai hướng hợp với nhau góc α = 600.

b. Hai vật chuyển động theo hai hướng hợp với nhau góc α = 1200.

Bài tập 12: Một hệ gồm hai vật có khối lượng và độ lớn vận tốc lần lượt là m1 = 1kg, v1 = 3m/s và m2 = 2kg, v2 = 2m/s. Tìm động lượng (hướng và độ lớn) của hệ trong các trường hợp:

a. Hai vật chuyển động cùng phương cùng chiều.

b. Hai vật chuyển động cùng phương ngược chiều.

c. Hai vật chuyển động theo hai hướng vuông góc với nhau.

Dạng 2: Định luật bảo toàn động lượng

Bài tập 13: Một hòn bi khối lượng m1 đang chuyển động với v1 = 3m/s và chạm vào hòn bi m2 = 2m1 nằm yên. Vận tốc 2 viên bi sau va chạm là bao nhiêu nếu va chạm là va chạm mềm?

Bài tập 14: Một vật khối lượng m1 đang chuyển động với v1 = 5m/s đến va chạm với m2 = 1kg, v2 = 1m/s. Sau va chạm 2 vật dính vào nhau và chuyển động với v = 2,5m/s. Tìm khối lượng m1.

Bài tập 15: Một khẩu súng M = 4kg bắn ra viên đạn m = 20g. Vận tốc của đạn ra khỏi nòng súng là 600m/s. Súng giật lùi với vận tốc V có độ lớn là bao nhiêu?

Bài tập 16: Một khẩu pháo có m1 = 130kg được đặt trên 1 toa xe nằm trên đường ray m2 = 20kg khi chưa nạp đạn. Viên bi được bắn ra theo phương nằm ngang dọc theo đường ray có m3 = 1kg. Vận tốc của đạn khi ra khỏi nòng súng v0 = 400m/s so với súng. Hãy xác định vận tốc của toa xe sau khi bắn trong các trường hợp:

a. Toa xe ban đầu nằm yên.

b. Toa xe CĐ với v = 18km/h theo chiều bắn đạn

c. Toa xe CĐ với v1 = 18km/h theo chiều ngược với đạn.

Bài tập 17: 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. v1 và v2 cùng hướng.

b. v1 và v2 cùng phương, ngược chiều.

c. v1 và v2 vuông góc nhau

Bài tập 18: Một người có m1 = 50kg nhảy từ 1 chiếc xe có m2 = 80kg đang chạy theo phương ngang với v = 3m/s, vận tốc nhảy của người đó đối với xe là v0 = 4m/s. Tính V của xe sau khi người ấy nhảy trong 2 trường hợp.

a. Nhảy cùng chiều với xe.

b. Nhảy ngược chiều với xe.

Bài tập 19: Một tên lửa khối lượng tổng cộng m0 = 70 tấn đang bay với v0 = 200m/s đối với trái đất thì tức thời phụt ra lượng khí m2 = 5 tấn, v2 = 450m/s đối với tên lửa. Tính vận tốc tên lửa sau khi phút khí ra.

Bài tập 20: Một viên bi có khối lượng m1 = 500 g đang chuyển động với vận tốc 12m/s đến va chạm với viên bi có khối lượng m2 = 3,5 kg đang chuyển động với vận tốc 4 m/s. Sau va chạm 2 viên bi dính vào nhau và cùng chuyển động với vận tốc là bao nhiêu?

Bài tập 21: Một viên đạn khối lượng 1kg đang bay theo phương thẳng đứng với vận tốc 500m/s thì nổ thành hai mảnh có khối lượng bằng nhau. Mảnh thứ nhất bay theo phương ngang với vận tốc 500m/s. Hỏi mảnh thứ hai bay theo phương nào với vận tốc bao nhiêu?

Bài tập 22: Một prôtôn có khối lượng mp = 1,67.10-27 kg chuyển động với vận tốc vp = 107 m/s tới va chạm vào hạt nhân hêli (thường gọi là hạt) đang nằm yên. Sau va chạm prôtôn giật lùi với vận tốc vp’ = 6.106 m/s còn hạt bay về phía trước với vận tốc v = 4.106 m/s. Tìm khối lượng của hạt?

Bài tập 23: Một viên đạn có khối lượng M = 5kg đang bay theo phương ngang với vận tốc v = 200m/s thì nổ thành 2 mảnh. Mảnh thứ nhất có khối lượng m1 = 2kg bay thẳng đứng xuống với vận tốc v1 = 500m/s, còn mảnh thứ hai bay theo hướng nào so với phương ngang?

Bài tập 24: Cho một hệ như hình vẽ: Vật M = 300g, vật m = 200g, h = 3,75cm, bỏ qua sức cản không khí, lấy g = 10m/s2. Thả vật m không vận tốc ban đầu từ độ cao h so với vật M để vật m va chạm với M, coi va chạm là va chạm mềm. Tính vận tốc của vật m ngay trước và sau va chạm?

Bài tập Vật lý lớp 10: Bài tập động lượng - Định luật bảo toàn động lượng

5/5 - (2 votes)

Check Also

Định Luật Sác Lơ và Quá Trình Đẳng Tích - Lý Thuyết và Bài tập

Định Luật Sác Lơ và Quá Trình Đẳng Tích – Lý Thuyết và Bài tập

Trong chương trình Vật Lý 10, ở chu trình vận động và biến đổi của …

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *