Một quả bóng có khối lượng 0,2 kg bay với tốc độ 25 m/s đến đập vuông góc với một bức tường rồi bị bật trở lại theo phương cũ với tốc độ 15 m/s. Khoảng thời gian va chạm bằng 0,1 s. Tính độ lớn lực của tường tác dụng lên quả bóng, coi lực này là không đổi trong suốt thời gian tác dụng.

* Lời giải:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của quả bóng sau khi va chạm.

Lực của tường tác dụng lên quả bóng:

* Phương pháp giải:

- Động lượng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc $\overrightarrow{\mathrm{v}}$ thì động lượng vật đó là

$\overrightarrow{\mathrm{p}}\text{ = }\mathrm{m}\overrightarrow{\mathrm{v}}$

* Lý thuyết nắm thêm:

Động lượng

- Vật có khối lượng và vận tốc càng lớn thì sự truyền chuyển động trong tương tác với các vật khác càng mạnh. Đại lượng đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động của một vật khi tương tác với vật khác gọi là động lượng của vật.

- Động lượng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc $\overrightarrow{\mathrm{v}}$ thì động lượng vật đó là

$\overrightarrow{\mathrm{p}}\text{ = }\mathrm{m}\overrightarrow{\mathrm{v}}$

Động lượng là một đại lượng vectơ có cùng hướng với vận tốc. Đơn vị của động lượng là kg.m/s

Xung lượng

Khi một lực $\overrightarrow{\mathrm{F}}$ tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ngắn $\mathrm{\Delta t}$ thì tích $\overrightarrow{\mathrm{F}}\text{.}\mathrm{\Delta t}$ được định nghĩa là xung lượng của lực $\overrightarrow{\mathrm{F}}$ trong khoảng thời gian $\mathrm{\Delta t}$ ấy ( Lực $\overrightarrow{\mathrm{F}}$ được xem là không đổi trong khoảng thời gian tác dụng ngắn $\mathrm{\Delta t}$)

Đơn vị xung lượng của lực là N.s

Liên hệ giữa xung lượng của lực và độ biến thiên động lượng

Giả sử có một lực $\overrightarrow{\mathrm{F}}$ (không đổi) tác dụng lên một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc $\overrightarrow{{\mathrm{v}}_1}$. Trong khoảng thời gian tác dụng $\mathrm{\Delta t}$, vận tốc của vật biến đổi thành $\overrightarrow{{\mathrm{v}}_2}$, nghĩa là vật đã có gia tốc:

$\overrightarrow{\mathrm{a}}=\frac{\overrightarrow{{\mathrm{v}}_2}-\overrightarrow{{\mathrm{v}}_1}}{\mathrm{\Delta t}}$

Theo định luật 2 Newton:

$\overrightarrow{\mathrm{F}}\text{= m.}\overrightarrow{\mathrm{a}}=\mathrm{m}.\frac{\overrightarrow{{\mathrm{v}}_2}-\overrightarrow{{\mathrm{v}}_1}}{\mathrm{\Delta t}}$

Suy ra:

$\overrightarrow{\mathrm{F}}\text{.}\mathrm{\Delta t}=\text{ m}\overrightarrow{{\mathrm{v}}_2}-\text{m}\overrightarrow{{\mathrm{v}}_1}\text{ =}\overrightarrow{{\text{ p}}_2}-\overrightarrow{{\text{p}}_1}\Rightarrow \overrightarrow{\mathrm{F}}\text{.}\mathrm{\Delta t}\text{ = }\mathrm{\Delta }\overrightarrow{\mathrm{p}}$

Trong đó, $\overrightarrow{\mathrm{F}}\text{.}\mathrm{\Delta t}$ được gọi là xung lượng của lực, $\mathrm{\Delta }\overrightarrow{\mathrm{p}}$ gọi là độ biến thiên động lượng của vật.

- Xung lượng của lực tác dụng lên vật trong một khoảng thời gian bằng độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian đó.

Dạng tổng quát của định luật 2 Newton

Từ: $\overrightarrow{\mathrm{F}}\text{.}\mathrm{\Delta t}\text{ = }\mathrm{\Delta }\overrightarrow{\mathrm{p}}\Rightarrow \overrightarrow{\mathrm{F}}=\frac{\mathrm{\Delta }\overrightarrow{\mathrm{p}}}{\mathrm{\Delta t}}$

Công thức này cho ta một cách diễn đạt khác của định luật 2 Newton, đó là lực tổng hợp tác dụng lên vật bằng tốc độ thay đổi động lượng của vật.

Xem thêm các bài viết liên quan hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Động lượng - Vật lí 10 Kết nối tri thức

Giải Vật lí 10 Bài 28 (Kết nối tri thức): Động lượng