Công thức vật lý 10 chương 4: các định luật bảo toàn, bài 23: động lượng, định luật bảo toàn động lượng

$\overrightarrow{p}=m.\overrightarrow{v}$

Định nghĩa:

- Động lượng của vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc $\overrightarrow{v}$  là đại lượng được xác định bởi công thức $\overrightarrow{p}=m.\overrightarrow{v}$.

- Về mặt toán học, động lượng là tích giữa một vectơ (vận tốc $\overrightarrow{v}$) và một số thực (khối lượng $m$ của vật). Do khối lượng không bao giờ âm, nên động lượng của vật cùng chiều với vận tốc.

- Về độ lớn, động lượng được xác định bởi công thức: $p=m.v$.

Chú thích:

$\overrightarrow{p}$: là động lượng của vật $(kg.m/s)$.

$m$: khối lượng của vật $\left(kg\right)$.

$\overrightarrow{v}$: vận tốc của vật $(m/s)$.

$∆\overrightarrow{p}=\overrightarrow{p_1}-\overrightarrow{p_0}=\overrightarrow{F}.∆t$

Khái niệm:

Độ biến thiên động lượng của vật trong một khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.

Độ biến thiên động lượng còn là hiệu số giữa động lượng lúc sau so với động lượng lúc đầu.

Chú thích:

$∆\overrightarrow{p}$: độ biến thiên động lượng của vật $(kg.m/s)$.

$\overrightarrow{p_1}$: động lượng lúc sau của vật $(kg.m/s)$.

$\overrightarrow{p_0}$: động lượng lúc đầu của vật $(kg.m/s)$.

$\overrightarrow{F}.∆t$: xung lượng của lực $F$ tác dụng lên vật trong thời gian $\Delta t$ $(N.s)$

$\overrightarrow{F}$: lực tác dụng $\left(N\right)$.

$\Delta t$: độ biến thiên thời gian - thời gian tương tác $\left(s\right)$.

$\overrightarrow{p_1}+\overrightarrow{p_2}=const$ 

$\overrightarrow{p_1}+\overrightarrow{p_2}={\overrightarrow{p_1}}^{\text{'} }+{\overrightarrow{p_2}}^{\text{'}}$

Phát biểu:

Trog một hệ kín, tổng động lượng của hệ là một hằng số. Nói cách khác, tổng động lượng của hệ trước tương tác bằng tổng động lượng của hệ sau tương tác.

Chú thích:

$\overrightarrow{p_1}$: động lượng của vật thứ 1 trước tương tác $(kg.m/s)$

$\overrightarrow{p_2}$: động lượng của vật thứ 2 trước tương tác $(kg.m/s)$

${\overrightarrow{p_1}}^{\text{'}}$: động lượng của vật thứ 1 sau tương tác $(kg.m/s)$

${\overrightarrow{p_2}}^{\text{'}}$: động lượng của vật thứ 2 sau tương tác $(kg.m/s)$

$\overrightarrow{F}=\frac{∆\overrightarrow{p}}{∆t}$

Chú thích:

$F$: lực tác dụng lên vật $\left(N\right)$.

$∆p$: độ biến thiên động lượng $(kg.m/s)$.

$∆t$: độ biến thiên thời gian $\left(s\right)$.

Chứng minh công thức:

$\overrightarrow{F}=\frac{∆\overrightarrow{p}}{∆t}=\frac{\overrightarrow{p_2}-\overrightarrow{p_1}}{∆t}=\frac{m.\overrightarrow{v_2}-m.\overrightarrow{v_1}}{∆t}=\frac{m(\overrightarrow{v_2}-\overrightarrow{v_1})}{∆t}=m.\overrightarrow{a}$

$\overrightarrow{v}=\frac{m_1.\overrightarrow{v_1}+m_2.\overrightarrow{v_2}}{m_1+m_2}$

Khái niệm:

Va chạm mềm là va chạm mà sau va chạm 2 vật nhập làm một ( dính nhau) cùng chuyển động vận tốc.   

Chú thích:

$\overrightarrow{v}$: vận tốc của hệ sau va chạm $(m/s)$.

$m_1;m_2$: khối lượng của hai vật 1 và 2 $\left(kg\right)$.

$\overrightarrow{v_1};\overrightarrow{v_2}$: vận tốc trước va chạm của hai vật 1 và 2$(m/s)$.

${\overrightarrow{V}}_{ten lua}=-\frac{m}{M}.{\overrightarrow{v}}_{nhien lieu}$

Chú thích:

${\overrightarrow{V}}_{ten lua}$: vận tốc của tên lửa $(m/s)$.

${\overrightarrow{v}}_{nhien lieu}$: vận tốc của nhiên liệu phụt ra $(m/s)$.

$m$: khối lượng nhiên liệu phụt ra $\left(kg\right)$.

$M$: khối lượng tên lửa $\left(kg\right)$.

Chứng minh công thức:

Công thức trên được xây dựng dựa trên định luật bảo toàn động lượng. Tổng động lượng của hệ trước tương tác bằng tổng động lượng của hệ sau tương tác. Trước khi phóng tên lửa đứng yên. Nên động lượng của hệ bằng 0.

Áp dụng định luât bảo toàn động lượng.

$$\begin{gathered} Ta có: \Sigma {\overrightarrow{p}}_{trước}=\Sigma {\overrightarrow{p}}_{sau} \\ \iff 0 = \Sigma {\overrightarrow{p}}_{sau} \\ \iff 0 ={\overrightarrow{p}}_{ten lua} + {\overrightarrow{p}}_{nhien lieu} \\ \iff 0 =M.{\overrightarrow{V}}_{ten lua} + m.{\overrightarrow{v}}_{nhien lieu} \\ \iff M.{\overrightarrow{V}}_{ten lua}= - m.{\overrightarrow{v}}_{nhien lieu} \\ \iff {\overrightarrow{V}}_{ten lua} = -\frac{m}{M}.{\overrightarrow{v}}_{nhien lieu} \end{gathered}$$

Các ví dụ khác:

Ngoài tên lửa ra tất cả những dạng chuyển động khác sử dụng bằng phản lực đề có thể dùng công thức này để giải quyết bài toán. Ví dụ như đại bác khai hỏa, đạn nổ v....v....

Súng chống tăng khai hỏa, nhiên liệu phụt về sau đẩy đầu đạn đi tới.

Nhiên liệu phụt về phía sau đẩy tàu vũ trụ đi tới.