I. Lý thuyết động lượng - định luật bảo toàn động lượng
1. Động lượng
- Động lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động của vật này lên vật khác thông qua tương tác giữa chúng.
- Động lượng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là đại lượng được đo bằng tích của khối lượng:
\(\overrightarrow p = m\overrightarrow v \)
- Đặc điểm:
+ Là đại lượng vectơ
+ Cùng hướng với vectơ của vật
- Xung của lực \(\overrightarrow F \) tác dụng lên vật trong khoảng \(\Delta t\): \(\overrightarrow F .\Delta t\left( {N.s} \right)\)
- Xung lượng của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian bằng độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian đó: \(\overrightarrow F \Delta t = \Delta \overrightarrow p \) hay \(\overrightarrow F = \dfrac{{\Delta \overrightarrow p }}{{\Delta t}}\)
2. Định luật bảo toàn động lượng
- Hệ kín: hệ kín là hệ không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực đó cân bằng ( bằng 0 ).
Nôi dung định luật:
- Nội dung định luật: Động lượng toàn phần của hệ kín là một đại lượng bảo toàn
\(\overrightarrow {{p_1}} + \overrightarrow {{p_2}} + \overrightarrow {{p_3}} + ... = \overrightarrow {{p_1}'} + \overrightarrow {{p_2}'} + \overrightarrow {{p_3}'} + ...\)
* Các loại va chạm thường gặp
* Chuyển động bằng phản lực:
\(m\overrightarrow v + M\overrightarrow V = \overrightarrow 0 \Rightarrow \overrightarrow V = - \dfrac{m}{M}\overrightarrow v \)
II. Các dạng bài tập động lượng - định luật bảo toàn động lượng
Dạng 1. Xác định tổng động lượng, độ biến thiên động lượng và lực tác dụng
* Phương pháp:
- Độ lớn của động lượng: \(p = mv\)
- Khi có hai động lượng: \(\overrightarrow {{p_1}} ,\overrightarrow {{p_2}} \) ta có: \(\overrightarrow p = \overrightarrow {{p_1}} + \overrightarrow {{p_2}} \)
Dạng 2. Bài toán vận dụng định luật bảo toàn động lượng
* Phương pháp chung:
- Bước 1: Chọn hệ vật cô lập khảo sát
- Bước 2: Viết biểu thức động lượng của hệ trước và sau va chạm
- Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ: \(\overrightarrow {{p_t}} = \overrightarrow {{p_s}} \)(1)
- Bước 4: Chuyển (1) sang dạng vô hướng bằng cách:
+ Phương pháp chiếu
+ Phương pháp hình học
* Lưu ý khi giải:
a. Khi các vector động lượng thành phần (các vector vận tốc) cùng phương thì ta có biểu thức của định luật được biết như sau: \({m_1}{v_1} + {m_2}{v_2} = {m_1}{v_1}' + {m_2}{v_2}'\)
- Quy ước chiều dương của chuyển động:
+ Nếu vật chuyển động theo chiều dương đã chọn: \(v > 0\)
+ Nếu vật chuyển động ngược chiều dương đã chọn: \(v < 0\)
b. Khi các vector động lượng thành phần (các vector vận tốc) không cùng phương thì ta cần sử dụng hệ thức vector \(\overrightarrow {{p_s}} = \overrightarrow {{p_t}} \)và biểu diễn trên hình vẽ.
c. Điều kiện để áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
- Hệ là hệ kín (tổng ngoại lực tác dụng lên hệ bằng 0 hoặc ngoại lực tác dụng rất nhỏ so với nội lực)
- Thời gian tương tác ngắn
1. Bài toán đạn nổ
- Bước 1: Khi một viên đạn nổ thì nội năng là rất lớn nên được coi là hệ kín
- Bước 2: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: \(\overrightarrow p = \overrightarrow {{p_1}} + \overrightarrow {{p_s}} \)(1)
- Bước 3: Vẽ hình biểu diễn
- Bước 4: Chuyển (1) sang dạng đại số và tính toán.
2. Bài toán va chạm của hệ vật
* Phương pháp:
- Bước 1: Xác định kiểu va chạm
- Bước 2: Biểu diễn hình và xác định động lượng trước và sau va chạm
- Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn trước và sau va chạm
- Bước 4: Chuyển biểu thức sang dạng đại số và tính toán
