Trong chương trình vật lí lớp 10 Khái niệm động lượng là gì được diễn giải một cách đơn giản dễ hiểu thông qua các ví dụ trực quan trong sách cũng như việc thực hành thí nghiệm vật lí.
Động lượng và định luật bảo toàn động lượng nằm trong sách vật lí lớp 10 chủ đề động lượng
Động lượng là gì?
Động lượng là đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động của vật.
Động lượng \[\vec{p}\] của một vật khối lượng m chuyển động với vận tốc \[\vec{v}\] được xác định bằng biểu thức \[\vec{p}=m.\vec{v} \]
Sau va chạm bi trắng giảm vận tốc, đổi hướng, bi đen nhận chuyển động từ bi trắng chuyển trạng thái từ đứng yên sang chuyển động.
Trong hai ví dụ ở trên ta rút ra được kết luận trong quá trình va chạm của các vật, sự biến đổi vận tốc của các vật trước và sau khi tương tác phụ thuộc vào khối lượng của hai vật, độ lớn, hướng của vận tốc của các vật → Khái niệm động lượng dùng để giải quyết các bài toán va chạm.
Biến thiên động lượng
vật m chuyển động với vận tốc $v_{1 }$đến va chạm với bức chắn sau đó bị bật ngược trở lại với vận tốc v2
\[\Delta \vec{p}=\vec{p^{/}_{1}}-\vec{p_{1}}\] = \[m_1(\vec{v^{/}_{1}}-\vec{v_{1}})\]
Biến thiên động lượng của hệ hai vật m1; m2
\[\Delta \vec{p}=\vec{p^{/}_{1}}-\vec{p_{1}}\] + \[\vec{p^{/}_{2}}-\vec{p_{2}}\]
= \[m_1(\vec{v^{/}_{1}}-\vec{v_{1}})\] + \[m_2(\vec{v^{/}_{2}}-\vec{v_{2}})\]
Trong đó
- m1; m2: lần lượt là khối lượng của vật 1, vật 2(kg)
- \[\vec{v_1}\]; \[\vec{v_2}\]: lần lượt là vận tốc của vật 1, vật 2 trước biến cố (m/s)
- \[\vec{v^{/}_1}\]; \[\vec{v^{/}_2}\] : lần lượt là vận tốc của vật 1, vật 2 sau biến cố (m/s)
- \[\vec{p_1}=m_1\vec{v_1}\]; \[\vec{p_2}=m_1\vec{v_2}\]: động lượng của vật 1, vật 2 trước biến cố (kg.m/s)
- \[\vec{p^{/}_1}=m_1\vec{v^{/}_1}\]; \[\vec{p^{/}_2}=m_1\vec{v^{/}_2}\]: động lượng của vật 1, vật 2 sau biến cố (kg.m/s)
- $\Delta p$: biến thiên động lượng của vật hoặc hệ vật
- \[\vec{F}.\Delta t\] = $\Delta \vec{p}$ gọi là xung lượng của lực (gọi tắt là xung lượng hoặc xung lực)
Ý nghĩa vật lí xung lượng của lực (xung lực):
xung lượng của lực bằng biến thiên động lượng của vật, trong vật lí cổ điển khối lượng của vật không thay đổi khi chuyển động => sự thay đổi vận tốc của vật cả về hướng và độ lớn phụ thuộc vào hướng, độ lớn của lực tác dụng và thời gian lực tác dụng.
Với một lực kéo nhẹ vừa đủ cộng với thời gian lâu (kéo từ từ) ta có thể làm cho các vật trên bàn bị rơi xuống đất. Với một lực kéo mạnh và thật nhanh (thời gian tác dụng của lực ngắn) ta có thể rút chiếc khăn trải bàn ra mà không làm rơi các đồ vật đặt ở trên.
Định luật bảo toàn động lượng
Đối với hệ cô lập biến thiên động lượng của hệ bằng 0 hay động lượng của các vật trong hệ được bảo toàn. Biểu thức
\[\Delta \vec{p} =0\] =>
\[\vec{p_{1}}+\vec{p_{2}}\] = \[\vec{p^{/}_{1}}+\vec{p’_{2}}\]
\[m_1\vec{v_{1}}+ m_2\vec{v_{2}}\] = \[m_1\vec{v^{/}_{1}}+m_2\vec{v^{/}_{2}}\]
→ Động lượng của hệ trước tương tác = động lượng của hệ sau tương tác