Lý thuyết Định luật bảo toàn động lượng - Vật lí 10 Kết nối tri thức

Tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 29: Định luật bảo toàn động lượng ngắn gọn, chi tiết sách Kết nối tri thức với cuộc sống sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt Vật Lí 10.

1 6,852 16/08/2023
Tải về


Lý thuyết Vật Lí 10 Bài 29: Định luật bảo toàn động lượng

A. Lý thuyết Định luật bảo toàn động lượng

I. Định luật bảo toàn động lượng

1. Hệ kín (hệ cô lập)

- Một hệ gồm nhiều vật được gọi là hệ kín khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các lực ấy cân bằng nhau. Trong 1 hệ kín chỉ có các nội lực (các lực tác dụng giữa các vật trong hệ) tương tác giữa các vật. Các nội lực này theo định luật 3 Newton trực đối nhau từng đôi một.

- Trong quá trình tương tác, các nội lực xuất hiện lớn hơn các ngoại lực rất nhiều thì có thể bỏ qua các ngoại lực và coi là hệ kín.

Ví dụ

- Các phân tử của một chất khí bị nhốt trong bình thủy tinh ở nhiệt độ không đổi, các phân tử chuyển động va chạm và truyền chuyển động cho nhau.

Lý thuyết Vật Lí 10 Bài 29: Định luật bảo toàn động lượng - Kết nối tri thức (ảnh 1)

- Sự va chạm giữa hai viên bi, lực tương tác va chạm giữa chúng (nội lực) lớn hơn so với lực ma sát hoặc lực hấp dẫn tác dụng lên chúng (ngoại lực)

2. Định luật bảo toàn động lượng

Xét một hệ kín gồm 2 vật chuyển động trên một đệm khí đến va chạm với nhau

Lý thuyết Vật Lí 10 Bài 29: Định luật bảo toàn động lượng - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Vì các lực F1  F2  là cặp nội lực trực đối nhau, nên theo định luật 3 Newton ta viết

F1=F2           (1)

Dưới tác dụng của các lực F1 F2, trong khoảng thời gian Δt, động lượng của mỗi vật có độ biến thiên lần lượt là Δp1 Δp2

Áp dụng công thức F.Δt = Δp cho từng vật, ta có:

F1.Δt = Δp1F2.Δt = Δp2                           (2)

Từ (1) và (2) suy ra Δp1 = -Δp2 hay  Δp1 +​ Δp2 = 0

Gọi p=p1+p2 là tổng động lượng toàn phần của hệ. Ta có độ biến thiên động lượng toàn phần của hệ bằng tổng các biến thiên động lượng của mỗi vật Δp = Δp1 +​ Δp2 = 0

Biến thiên động lượng của hệ bằng 0, nghĩa là động lượng toàn phần của hệ không đổi

Lý thuyết Vật Lí 10 Bài 29: Định luật bảo toàn động lượng - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Như vậy, động lượng toàn phần của một hệ kín là một đại lượng bảo toàn.

III. Va chạm đàn hồi và va chạm mềm

1. Va chạm đàn hồi

Lý thuyết Vật Lí 10 Bài 29: Định luật bảo toàn động lượng - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Mô tả thí nghiệm về va chạm đàn hồi

Dùng hai xe A và B giống nhau, ở mỗi đầu 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 vận tốc vB'=v. Còn nếu xe A đang chuyển động đến va chạm trực diện với xe B có vận tốc vB'=v, thì sau va chạm cả hai xe đổi chiều vận tốc: vA'=v vB'=v. Va chạm như vậy được gọi là va chạm đàn hồi

2. Va chạm mềm

Lý thuyết Vật Lí 10 Bài 29: Định luật bảo toàn động lượng - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Thí nghiệm mô tả va chạm mềm

Dùng xe A và xe 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 B đang đứng yên. Sau va chạm, cả hai xe dính vào nhau và chuyển động với vận tốc vAB=v2. Kiểu va chạm “ dính” như thế này gọi là va chạm mềm.

B. Trắc nghiệm Định luật bảo toàn động lượng

Câu 1: 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 độ lớn tổng động lượng của hệ trong trường hợp v1 và v2 cùng hướng. Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật một.

A. 0 kg.m/s.

B. 5 kg.m/s.

C. 4 kg.m/s.

D. 6 kg.m/s.

Đáp án đúng là: D.

Ta có: p=m1.v1+m2.v2

Do v1 và v2 cùng hướng nên

p=m1v1+m2v2

Câu 2: 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 độ lớn tổng động lượng của hệ trong trường hợp v1 và v2 cùng phương, ngược chiều. Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật một.

A. 6 kg.m/s.

B. 0 kg.m/s.

C. 4 kg.m/s.

D. 4,5 kg.m/s.

Đáp án đúng là: B.

Ta có: p=m1.v1+m2.v2

Do v1 và vngược hướng nên

p = m1.v - m2.v => p =1.3 - 3.1 = 0 (kg.m/s)

Câu 3: 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 độ lớn tổng động lượng của hệ trong trường hợp v1 và v2 vuông góc nhau.

A. 4,242 kg.m/s.

B. 0 kg.m/s.

C. 4 kg.m/s.

D. 4,5 kg.m/s.

Đáp án đúng là: A.

Ta có: p=m1.v1+m2.v2

Do v1 và v2 vuông góc nhau nên

p2=m1.v2+m2v2

p=32+32=4,242(kg/s)

Câu 4: Một máy bay có khối lượng 160000 kg, bay thẳng đều với tốc độ 870 km/h. Chọn chiều dương ngược với chiều chuyển động thì động lượng của máy bay bằng:

A. -38,7.106 kg.m/s.

B. 38,7.106 kg.m/s.

C. 38,9.106 kg.m/s.

D. -38,9.106 kg.m/s.

Đáp án đúng là: A

Đổi đơn vị: 870km/h=7253m/s

Chọn chiều dương ngược với chiều chuyển động thì động lượng của máy bay.

Ta có: p=m.v=160000.-7253-38,7.106kg.m/s.

Câu 5: Một viên bi thép 0,1 kg rơi từ độ cao 5 m xuống mặt phẳng ngang. Tính độ biến thiên động lượng trong trường hợp: Khi chạm sàn bi bay ngược trở lại cùng vận tốc theo phương cũ.

A. 2 kg.m/s

B. 4 kg.m/s

C. 6 kg.m/s

D. 8 kg.m/s

Đáp án đúng là: A.

Vận tốc chạm sàn v1=2.g.h=10m/s

Động lượng trước va chạm: p1=m.v1

Sau va chạm: v2=-v1p2=-m.v2

Độ biến thiên động lượng: p=p2-p1=-2m.v1

Suy ra độ lớn độ biến thiên động lượng bằng p=2.m.v1=2.0,1.10=2(kg.m/s)

Câu 6: Một viên bi thép 0,1 kg rơi từ độ cao 5 m xuống mặt phẳng ngang. Tính độ biến thiên động lượng trong trường hợp: Sau khi chạm sàn bi nằm yên trên sàn.

A. 1 kg.m/s.

B. 2 kg.m/s.

C. 4 kg.m/s.

D. 5 kg.m/s.

Đáp án đúng là: A.

Vận tốc chạm sàn v1=2.g.h=10m/s

Động lượng trước va chạm: p1=m.v1

Sau va chạm v2=0 nên p=0

Suy ra độ lớn độ biến thiên động lượng bằng: p=0

Câu 7: Chọn đáp án đúng. Biểu thức của định luật bảo toàn động lượng

A. p1+p2+...=p1'+p2'+...

B. p=0

C. m1.v1+m2.v2+...=m1.v1'+m2.v2'+...

D. Cả ba phương án trên.

Đáp án đúng là: D.

Biểu thức của định luật bảo toàn động lượng có thể viết như sau:

p=0 hoặc p1+p2+...=p1'+p2'+... hoặc m1.v1+m2.v2+...=m1.v1'+m2.v2'+...

Câu 8: Khối lượng súng là 4 kg và của đạn là 50 g. Lúc thoát khỏi nòng súng, đạn có vận tốc 800 m/s. Vận tốc giật lùi của súng là bao nhiêu nếu chọn chiều dương là chiều giật lùi của súng.

A. 6 m/s.

B. 7 m/s.

C. 10 m/s.

D. 12 m/s.

Đáp án đúng là: C.

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ súng đạn (coi như hệ kín vì thời gian tương tác rất ngắn) và ban đầu hệ đứng yên ta có:

0=ms.vs+md.vdvs=-md.vsms

Chọn chiều dương là chiều giật lùi của súng.

vs=md.vdms=50.10-3.8004=10(m/s)

Câu 9: Một viên đạn khối lượng 1 kg đang bay theo phương thẳng đứng với vận tốc 500 m/s thì nổ thành 2 mảnh có khối lượng bằng nhau. Mảnh thứ nhất bay theo phương ngang với vận tốc 5002m/s hỏi mảnh 2 bay với tốc độ là bao nhiêu?

A. 1224,7 m/s.

B. 1500 m/s.

C. 1750 m/s.

D. 12074 m/s.

Đáp án đúng là: A.

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p0=p1+p2 nên p0 là đường chéo của hình bình hành tạo bởi p1 và p2. Ta có hình vẽ

Trắc nghiệm Vật Lí 10 Kết nối tri thức Bài 29 (có đáp án): Định luật bảo toàn động lượng

Từ hình vẽ ta có: p22=p02+p12

m2.v22=mv2+m1.v12

v222=v2+v1v22

v222=v2+v1v22

v2=5006(m/s)

Câu 10: Một viên đạn khối lượng M = 5kg đang bay theo phương ngang với vận tốc v = 203 (m/s) thì nổ thành hai mảnh. Mảnh thứ nhất có khối lượng m1 = 2kg bay thẳng đứng xuống với vận tốc 500 m/s, còn mảnh thứ hai bay hợp với phương ngang góc

A. 90°

B. 60°

C. 45°

D. 30°

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: p0=p1+p2 nên p0 là đường chéo của hình bình hành tạo bởi p1 và p2. Ta có hình vẽ

Trắc nghiệm Vật Lí 10 Kết nối tri thức Bài 29 (có đáp án): Định luật bảo toàn động lượng

Từ hình vẽ ta có:

tanα=P1P2=m1v1mv=2.5005.2003α=30°

Đáp án đúng là: D.

Xem thêm lý thuyết Vật lí lớp 10 sách Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 28: Động lượng

Lý thuyết Bài 31: Động học của chuyển động tròn đều

Lý thuyết Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm

Lý thuyết Bài 33: Biến dạng của vật rắn

Lý thuyết Bài 34: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

1 6,852 16/08/2023
Tải về


Xem thêm các chương trình khác: