BÀI 18 ĐỘNG LƯỢNG VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

Câu 1: Trong thực tế, có rất nhiều quá trình tương tác giữa các hệ vật mà ta không biết rõ lực tương tác, do đó không thể sử dụng trực tiếp định luật II Newton để khảo sát. Ví dụ: Yếu tố nào quyết định sự chuyển động của các mảnh vỡ sau khi pháo hoa nổ? Yếu tố nào làm cho viên đạn thể thao đường kính 9mm có khả năng gây ra sự tàn phá mạnh khi bắn vào quả táo (Hình 18.1)?

Giải nhanh: 

Các yếu tố đó chính là động lượng

1. Động lượng

Câu 1: Từ thí nghiệm trong hình 18.2: Dự đoán độ dịch chuyển của khúc gỗ trong các trường hợp và cho biết độ dịch chuyển đó phụ thuộc vào những yếu tố nào của viên bi. Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng.

 Giải nhanh: 

Độ dịch chuyển của khúc gỗ trong các trường hợp và cho biết độ dịch chuyển đó phụ thuộc vào những yếu tố: vận tốc và khối lượng của viên bi.

Câu 2: Cho ví dụ để giải thích tại sao động lượng của một vật lại phụ thuộc vào hệ quy chiếu.

Giải nhanh: 

vd: Một người ngồi trên chiếc tàu bắt đầu khởi hành.

Nếu ta chọn hệ quy chiếu gắn liền với toa tàu thì độ dịch chuyển của người bằng 0 => vận tốc bằng 0 => động lượng bằng 0

Nếu ta chọn hệ quy chiếu gắn với nhà ga thì độ dịch chuyển của người đó lớn hơn 0 => vận tốc lớn hơn 0 => động lượng lớn hơn 0

Câu 3: Trong một trận bóng đá, cầu thủ A có khối lượng 78kg chạy dẫn bóng với tốc độ 8,5m/s. Trong khi đó, cầu thủ B có khối lượng 72 kg (ở đội đối phương) cũng chạy đến tranh bóng với tốc độ 9,2 m/s theo hướng ngược hướng của cầu thủ A (Hình 18.4).
a, Hãy xác định hướng và độ lớn của vectơ động lượng của từng cầu thủ.

b, Hãy xác định vectơ tổng động lượng của 2 cầu thủ.

Giải nhanh: 

a, Hướng của cùng với hướng của

Hướng của cùng với hướng của

Chọn hệ quy chiếu gắn với sân cỏ, chiều dương là chiều chuyển động của người A

Động lượng của người A là P₁= m₁.v₁= 78.8,5= 663 (kg.m/s)

Động lượng của người B là P₂= m₂.(-v₂)= 82.(-9,2)= -754,4 ( kg.m/s)

b, Vectơ tổng động lượng của 2 cầu thủ là:

=> P=  663-754,4 = -91,4 (kg.m/s)

2. Định luật bảo toàn động lượng

Câu 1: Trên thực tế, có tồn tại hệ kín lí tưởng không? Giải thích.

Giải nhanh: 

Trên thực tế không tồn tại hệ kín lí tưởng, ta chỉ có hệ được xem là gần đúng hệ kín lí tưởng khi loại bỏ được gần hết các tương tác của các vật bên ngoài hệ và các tương tác với môi trường ngoài.

Câu 2: Lập luận để giải thích vì sao hai xe trượt trong thí nghiệm khảo sát định luật bảo toàn động lượng được xem gần đúng là hệ kín.

Giải nhanh: 

Hai xe trượt trong thí nghiệm khảo sát định luật bảo toàn động lượng được xem gần đúng là hệ kín vì gần như đã loại bỏ được hết lực ma sát tác dụng vào 2 xe bằng cách sử dụng đệm không khí.

Câu 3: Nếu những lưu ý trong khi bố trí dụng cụ như Hình 18.5 để hạn chế sai số của thí nghiệm.

Giải nhanh: 

Những lưu ý trong khi bố trí dụng cụ như Hình 18.5 để hạn chế sai số của thí nghiệm là: 

Bật đệm khí trước khi hệ vật thực hiện, làm giảm ma sát

Kiểm tra máy đo thời gian

Bố trí thí nghiệm đúng như hình 18.5.

Câu 4: Nếu chỉ có 1 đồng hồ đo thời gian hiện số thì các em cần lập chế độ đo thời gian như thế nào?

Giải nhanh: 

 Nếu chỉ có 1 đồng hồ đo thời gian hiện số thì các em cần lập chế độ đo thời gian là lặp đi lặp lại thí nghiệm nhiều lần và đo từng khoảng thời gian một

Câu 5: Giải thích tại sao chúng ta có thể xác định được vận tốc tức thời của xe dựa vào thời gian xe đi qua cổng quang điện ( Hình 18.5). Trình bày lưu ý về dấu của vận tốc tức thời của hai xe trong quá trình tiến hành thí nghiệm.

Giải nhanh: 

Chúng ta có thể xác định được vận tốc tức thời của xe dựa vào thời gian xe đi qua cổng quang điện là do thời gian vật đi qua cổng quang điện rất ngắn.
Trước khi làm thí nghiệm cần xác định rõ hệ trục tọa độ của cả hệ, cho chiều di chuyển của xe A là dương thì vận tốc của xe A dương còn xe B sẽ sẽ là âm, chúng ta có thể chọn theo chiều ngược lại.

Câu 6: Em hãy vận dụng định luật bảo toàn động lượng để chế tạo một số đồ chơi khoa học

Giải nhanh: 

Trò chơi:

Ví dụ 1: dùng quả bóng bay.

Cách làm: thổi hơi vào quả bóng bay sau đó dùng tay bịt chặt đầu để không cho khí ở trong quả bóng bay thoát ra. Sau đó đưa quả bóng bay lên, đột ngột thả tay để cho khí ở trong quả bóng bay thoát ra ngoài, khi đó khí thoát ra đồng thời đẩy quả bóng bay tiến lên phía trước.

Ví dụ 2: trò chơi thuyền gắn động cơ.

Cách làm: dùng một tấm ván, có gắn các bánh xe, phía trên tấm ván gắn một chiếc quạt nhỏ chạy bằng động cơ (hoặc pin) như hình vẽ. Bật quạt thì gió từ quạt thổi về phía sau, đẩy cho tấm ván tiến về phía trước.

Câu 7: Hãy tính độ lớn của một số hệ sau: 

a, Một electron khối lượng 9,1.10^-31 kg chuyển động với tốc độ 2,2.10⁶ m/s.
b, Một viên đạn có khối lượng 20g bay với tốc độ 250 m/s.
c, Một chiếc xe đua thể thức (F1) đang chạy với tốc độ 326 km/h. Biết tỏng khối lượng của xe và tài xế khoảng 750 kg.
d, Trái Đất chuyển động trên quỹ đạo quanh mặt trời với tốc độ 2,98.10⁴m/s . Biết khối lượng Trái Đất là 5,972. 10²⁴ kg.

Giải nhanh: 

a, P=m.v = 9,1.10^-31 kg .2,2.10⁶ m/s =2,002.10^-24 kg.m/s

b, P=m.v = 20.10-3 kg .250 m/s = 5 kg.m/s

c, P=m.v = 90,65 m/s. 750 kg = 67987,5 kg.m/s

d, P=m.v =2,98.10⁴m/s. 5,972. 10²⁴ kg = 1,78.10²⁹ kg.m/s

Câu 8: Một quả bóng tennis khối lượng 60g chuyển động với tốc độ 28 m/s đến đập vào một bức tường và phản xạ  lại cùng một góc 45^o như hình 18P.1. Hãy xác định tính chất của vectơ động lượng trước và sau va chạm của bóng.

Giải nhanh: 

Độ lớn động lượng trước và sau va chạm là: p = m.v = 0,06.28 = 1,68 (kg.m/s)

- Tính chất của vectơ động lượng trước va chạm:

+ Hướng từ trái sang phải, hợp với phương ngang 1 góc 45⁰

+ Độ lớn: p = 1,68 kg.m/s

- Tính chất của vectơ động lượng sau va chạm:

+ Hướng từ phải sang trái, hợp với phương ngang 1 góc 45⁰

+ Độ lớn: p = 1,68 kg.m/s

Câu 9: Một viên đạn nặng 6g được bắn ra khỏi nòng của một khẩu súng trường 4kg với tốc độ 320m/s.
a, Tìm tốc độ giật lùi của súng.
b, Nếu một người nặng 75kg tì khẩu súng vào vai và ngắm bắn thì tốc độ giật lùi của người là bao nhiêu?

Giải nhanh: 

a) Gọi vận tốc trước và sau của khẩu súng lần lượt là v₁ và v’₁

Vận tốc của viên đạn trước và sau lần lượt là v₂ và v’₂

Ban đầu viên đạn và khẩu súng đứng yên nên v₁ = v₂ = 0.

Sau khi viên đạn được bắn thì  v’₂ = 320 m/s

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của viên đạn

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có

Chiếu lên chiều dương ta có:

Vậy tốc độ giật lùi của súng là 0,48 m/s.

b) Tốc độ giật lùi của người và súng như nhau, coi người và súng là một hệ

Gọi vận tốc trước và sau của hệ người và khẩu súng lần lượt là v₁ và v’₁

Vận tốc của viên đạn trước và sau lần lượt là v₂ và v’₂

Khối lượng của người và khẩu súng là M = 4 + 75 = 79 kg; khối lượng của viên đạn là m = 6 g = 0,006 kg

Ban đầu viên đạn, người và khẩu súng đứng yên nên v₁ = v₂ = 0.

Sau khi viên đạn được bắn thì  v’₂ = 320 m/s

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của viên đạn

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có:

Chiếu lên chiều dương ta có:

Vậy tốc độ giật lùi của người là 0,024 m/s.