Cách tìm độ lớn của động lượng, độ biến thiên động lượng
Bài tập động lượng lớp 10 có lời giải chi tiết
Cách tìm độ lớn của động lượng, độ biến thiên động lượng là chuyên đề quan trọng trong chương Động lượng của Vật lý 10, giúp học sinh hiểu rõ mối quan hệ giữa khối lượng, vận tốc và sự thay đổi trạng thái chuyển động của vật. Bài viết tổng hợp công thức trọng tâm, phương pháp giải nhanh cùng hệ thống bài tập có đáp án chi tiết, giúp học sinh rèn luyện kỹ năng tính toán và vận dụng hiệu quả vào các bài kiểm tra theo chương trình GDPT 2018.
A. Động lượng là gì?
Động lượng 
\(\overrightarrow p\) của một vật là một vectơ cùng hướng với vận tốc và được xác định bởi công thức: \(\overrightarrow p = m.\overrightarrow v\)
Đơn vị động lượng là kgm/s = N.s
Mối liên hệ giữa động lượng và xung lượng của lực.
Ta có: \(\overrightarrow {{p_2}} - \overrightarrow {{p_1}} = \overrightarrow F .\Delta t\) hay \(\Delta \overrightarrow p = \overrightarrow F .\Delta t\)
B. Độ biến thiên động lượng là gì?
Độ biến thiên động lượng của một vật trong khoảng thời gian \(\Delta t\) bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.
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.
C. Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập
- Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn.
\(\overrightarrow {{p_1}} + \overrightarrow {{p_2}} + \overrightarrow {{p_3}} + ... + \overrightarrow {{p_n}} =\)không đổi
- Biểu thức của định luật ứng với hệ cô lập gồm hai vật m1 và m2.
\(\overrightarrow {{p_1}} + \overrightarrow {{p_2}} =\)hằng số hay \({m_1}\overrightarrow {{v_1}} + {m_2}\overrightarrow {{v_2}} = {m_1}\overrightarrow {v{'_1}} + {m_2}\overrightarrow {v{'_2}}\)
\({m_1}\overrightarrow {{v_1}}\) và \({m_2}\overrightarrow {{v_2}}\) là động lượng của vật 1 và vật 2 trước tương tác.
\({m_1}\overrightarrow {v{'_1}}\) và \({m_2}\overrightarrow {v{'_2}}\) là động lượng của vật 1 và vật 2 sau tương tác.
D. Cách tính động lượng, độ biến thiên động lượng
Phương pháp:
- Độ lớn của động lượng: \(p = m.v\)
- Độ biến thiên động lượng: \(\Delta \overrightarrow p = \overrightarrow F .\Delta t\)
- Định luật bảo toàn động lượng: \(\overrightarrow p = \overrightarrow {p'} \Leftrightarrow {m_1}\overrightarrow {{v_1}} + {m_2}\overrightarrow {{v_2}} = {m_1}\overrightarrow {v{'_1}} + {m_2}\overrightarrow {v{'_2}}\)
E. Bài tập tính động lượng, độ biến thiên động lượng điển hình
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, \(g = 9,8m/s^2\). Tìm lực cản do nước tác dụng lên vật đó.
Hướng dẫn giải:
Vận tốc rơi tự do của vật khi đến mặt đất: \(v = \sqrt {2.g.s}\)
Độ biến thiên động lượng ngược chiều dương từ trên xuống.
\(\Delta p = F.\Delta t \Rightarrow F = - \frac{{mv}}{{\Delta t}} = - 974N\) là lực cản do nước tác dụng lên vật.
Bài 2: Một toa xe \(m =10\) tấn đang chuyển động trên đường ray nằm ngang với \(v = 54km/h\). Người ta tác dụng lên toa xe một lực hãm theo phương ngang. Tính độ lớn lực hãm nếu toa xe dừng lại sau.
a. Sau 1 phút 40s b. Sau 10 giây.
Hướng dẫn giải:
a. Sau 1 phút 40s ta có:
\(\Delta p = F.\Delta t \Rightarrow F = - \frac{{\Delta v}}{{\Delta t}} = - 1500N\)
b. Sau 10 giây ta có:
\(\Delta p = F.\Delta t \Rightarrow F = - \frac{{mv}}{{\Delta t}} = - 15000N\)
Bài 3: Một hòn bi khối lượng m1 đang chuyển động với \(v_1 = 3m/s\) và chạm vào hòn bi \(m_2 = 2m_1\)nằm yên. Vận tốc 2 viên bi sau va chạm là bao nhiêu nếu va chạm là va chạm mềm?
Hướng dẫn giải:
Động lượng trước tương tác: m1v1 + m2v2
Động lượng sau tương tác: ( m1 + m2 ).v
Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
m1v1 + m2v2 = ( m1 + m2 ).v
m1v1 + 0 = ( m1 + m2 ).v \(\Rightarrow v = \frac{{{v_1}}}{3}\).
Bài 4: Một vật khối lượng m1 chuyển động với \(v_1 = 5m/s\) đến va chạm với \(m_2 = 1kg, v_2 = 1m/s\). Sau va chạm 2 vật dính vào nhau và chuyển động với \(v = 2,5m/\)s. Tìm khối lượng m1.
Hướng dẫn giải:
Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
m1v1 + m2v2 = ( m1 + m2 ).v
5 m1 + 1 = ( m1 + m2 ).2,5 \(\Rightarrow {m_1} = 0,6kg\)
Bài 5: Một vật có \(m = 1kg\) rơi tự do xuống đất trong \(t = 0,5s\). Độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian đó là bao nhiêu? Lấy \(g = 9,8m/s^2\).
Hướng dẫn giải:
Ta có: \(\Delta \overrightarrow p = \overrightarrow F .\Delta t\)
Về độ lớn: \(\Delta p = F.\Delta t\) = mg.= 4,5 kg.m/s
Bài 6: 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?
Hướng dẫn giải:
Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
mv + M.V = 0 \(\Rightarrow V = - \frac{{mv}}{M} = - 3m/s\).
Vậy súng giật lùi với vận tốc 3m/s ngược chiều với hướng viên đạn.
✨ Bài viết chỉ trích dẫn một phần nội dung, mời bạn tải tài liệu đầy đủ để nắm trọn kiến thức.
------------------------------------------------
Nắm vững cách tính độ lớn của động lượng và độ biến thiên động lượng sẽ giúp học sinh giải quyết nhanh các bài toán về va chạm, xung lượng và định luật bảo toàn động lượng. Hãy thường xuyên luyện tập với các bài tập có lời giải chi tiết để củng cố kiến thức, phát triển tư duy vật lý và đạt kết quả cao trong học tập.
