Skip to content · ⁨Bỏ qua nội dung⁩

Linear Momentum · ⁨Động lượng tuyến tính⁩

AP Physics 1 · ⁨AP Vật lý 1⁩ · Topic 4 · ⁨Chủ đề 4⁩

Video lesson for this topic · ⁨Bài học video cho chủ đề này⁩ Open the video page · ⁨Mở trang video⁩
7:49

Động lượng tuyến tính

Năm quả bóng thép treo thành hàng, vừa chạm nhau. Nhấc một quả lên, thả ra, một quả bay ra phía cuối cùng. Chỉ duy nhất một quả. Nhấc hai quả, và đúng hai quả bay ra. Có điều gì đó…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp⁩

4.1

Linear Momentum · ⁨Động lượng tuyến tính⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 4.1.A: Describe the linear momentum of an object or system.

  • 4.1.A.1 Linear momentum is defined by the equation $\vec{p} = m\vec{v}$.
    • Equation: $\vec{p} = m\vec{v}$
  • 4.1.A.2 Momentum is a vector quantity and has the same direction as the velocity.
  • 4.1.A.3 Momentum can be used to analyze collisions and explosions.
    • 4.1.A.3.i A collision is a model for an interaction where the forces exerted between the involved objects in the system are much larger than the net external force exerted on those objects during the interaction.
    • 4.1.A.3.ii As only the initial and final states of a collision are analyzed, the object model may be used to analyze collisions.
    • 4.1.A.3.iii An explosion is a model for an interaction in which forces internal to the system move objects within that system apart.

Boundary statement: Unless otherwise stated, the general term "momentum" will refer specifically to linear momentum.

Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 4.1.A: Mô tả động lượng tuyến tính của một vật hoặc hệ.

  • 4.1.A.1 Động lượng tuyến tính được định nghĩa bởi phương trình $\vec{p} = m\vec{v}$.
    • Phương trình: $\vec{p} = m\vec{v}$
  • 4.1.A.2 Động lượng là đại lượng vector và có cùng hướng với vận tốc.
  • 4.1.A.3 Động lượng có thể được sử dụng để phân tích va chạm và vụ nổ.
    • 4.1.A.3.i Va chạm là mô hình cho một tương tác trong đó các lực tác dụng giữa các vật tham gia trong hệ lớn hơn rất nhiều so với ngoại lực ròng tác dụng lên các vật đó trong suốt quá trình tương tác.
    • 4.1.A.3.ii Vì chỉ trạng thái đầu và cuối của va chạm được phân tích, mô hình vật chất điểm có thể được dùng để phân tích va chạm.
    • 4.1.A.3.iii Vụ nổ là mô hình cho một tương tác trong đó các lực nội bộ của hệ đẩy các vật nằm trong hệ ra xa nhau.

Tuyên bố giới hạn: Trừ khi có quy định khác, thuật ngữ chung "động lượng" sẽ chỉ cụ thể đến động lượng tuyến tính.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

Linear momentum 动量 is mass times velocity – a vector pointing the same way as the velocity:

$$\vec{p}=m\vec{v}.$$
It measures "how hard it is to stop" a moving object. A heavy slow truck and a light fast ball can have the same momentum. Its unit is $\text{kg m/s}$, the same as $\text{N s}$.

Tiếng Việt

Động lượng tuyến tính là tích khối lượng và vận tốc – một vectơ chỉ cùng hướng với vận tốc:

$$\vec{p}=m\vec{v}.$$
Nó đo lường "sự khó khăn khi muốn dừng" một vật đang chuyển động. Một chiếc xe tải nặng di chuyển chậm và một quả bóng nhẹ di chuyển nhanh có thể có cùng động lượng. Đơn vị của nó là $\text{kg m/s}$, giống như $\text{N s}$.

4.2

Change in Momentum and Impulse · ⁨Sự biến thiên động lượng và Xung lực⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 4.2.A: Describe the impulse delivered to an object or system.

  • 4.2.A.1 The rate of change of momentum is equal to the net external force exerted on an object or system.
    • Equation: $\vec{F}_{\text{net}} = \dfrac{\Delta \vec{p}}{\Delta t}$
  • 4.2.A.2 Impulse is defined as the product of the average force exerted on a system and the time interval during which that force is exerted on the system.
    • Equation: $\vec{J} = \vec{F}_{\text{avg}} \Delta t$
  • 4.2.A.3 Impulse is a vector quantity and has the same direction as the net force exerted on the system.
  • 4.2.A.4 The impulse delivered to a system by a net external force is equal to the area under the curve of a graph of the net external force exerted on the system as a function of time.
  • 4.2.A.5 The net external force exerted on a system is equal to the slope of a graph of the momentum of the system as a function of time.

Learning Objective 4.2.B: Describe the relationship between the impulse exerted on an object or a system and the change in momentum of the object or system.

  • 4.2.B.1 Change in momentum is the difference between a system's final momentum and its initial momentum.
    • Equation: $\Delta \vec{p} = \vec{p} - \vec{p}_0$
  • 4.2.B.2 The impulse–momentum theorem relates the impulse exerted on a system and the system's change in momentum.
    • Equation: $\vec{J} = \vec{F}_{\text{avg}} \Delta t = \Delta \vec{p}$
  • 4.2.B.3 Newton's second law of motion is a direct result of the impulse–momentum theorem applied to systems with constant mass.
    • Equation: $\vec{F}_{\text{net}} = \dfrac{\Delta \vec{p}}{\Delta t} = m\dfrac{\Delta \vec{v}}{\Delta t} = m\vec{a}$

Boundary statement: AP Physics 1 does not require students to quantitatively analyze systems in which the mass of the system changes with respect to time.

Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 4.2.A: Mô tả xung lượng tác dụng lên một vật hoặc hệ.

  • 4.2.A.1 Tốc độ biến thiên động lượng bằng với ngoại lực ròng tác dụng lên một vật hoặc hệ.
    • Phương trình: $\vec{F}_{\text{net}} = \dfrac{\Delta \vec{p}}{\Delta t}$
  • 4.2.A.2 Xung lượng được định nghĩa là tích của lực trung bình tác dụng lên hệ và khoảng thời gian mà lực đó tác dụng lên hệ.
    • Phương trình: $\vec{J} = \vec{F}_{\text{avg}} \Delta t$
  • 4.2.A.3 Xung lượng là đại lượng vector và có cùng hướng với ngoại lực ròng tác dụng lên hệ.
  • 4.2.A.4 Xung lượng tác dụng lên một hệ bởi ngoại lực ròng bằng diện tích phía dưới đường cong của đồ thị biểu diễn ngoại lực ròng tác dụng lên hệ theo hàm số thời gian.
  • 4.2.A.5 Ngoại lực ròng tác dụng lên một hệ bằng hệ số góc của đồ thị biểu diễn động lượng của hệ theo hàm số thời gian.

Mục tiêu học tập 4.2.B: Mô tả mối liên hệ giữa xung lượng tác dụng lên một vật hoặc hệ và sự biến thiên động lượng của vật hoặc hệ đó.

  • 4.2.B.1 Sự biến thiên động lượng là hiệu giữa động lượng cuối và động lượng ban đầu của hệ.
    • Phương trình: $\Delta \vec{p} = \vec{p} - \vec{p}_0$
  • 4.2.B.2 Định lý xung lượng – động lượng liên hệ giữa xung lượng tác dụng lên hệ và sự biến thiên động lượng của hệ.
    • Phương trình: $\vec{J} = \vec{F}_{\text{avg}} \Delta t = \Delta \vec{p}$
  • 4.2.B.3 Định luật II Newton về chuyển động là kết quả trực tiếp của việc áp dụng định lý xung lượng – động lượng vào các hệ có khối lượng không đổi.
    • Phương trình: $\vec{F}_{\text{net}} = \dfrac{\Delta \vec{p}}{\Delta t} = m\dfrac{\Delta \vec{v}}{\Delta t} = m\vec{a}$

Tuyên bố giới hạn: AP Physics 1 không yêu cầu học sinh phân tích định lượng các hệ mà khối lượng của hệ thay đổi theo thời gian.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

A net force acting over time changes momentum. The impulse 冲量 delivered is

$$\vec{J}=\vec{F}\,\Delta t=\Delta\vec{p}.$$
This is the impulse–momentum theorem: impulse equals the change in momentum. On a force–time graph, impulse is the area under the curve. It explains why airbags and follow-through help – spreading the same momentum change over a longer time reduces the force.

Worked example. A $0.15\ \text{kg}$ ball hits a wall at $20\ \text{m/s}$ and bounces straight back at $15\ \text{m/s}$. The contact lasts $0.020\ \text{s}$. Find the average force on the ball. Take the rebound direction as positive, so $u=-20\ \text{m/s}$ and $v=+15\ \text{m/s}$:

$$\Delta p=m(v-u)=0.15\big(15-(-20)\big)=5.25\ \text{kg m/s},\qquad F=\frac{\Delta p}{\Delta t}=\frac{5.25}{0.020}=260\ \text{N}.$$
The sign work matters: forgetting that the velocity reverses is the most common mistake here.

Tiếng Việt

Hợp lực tác dụng trong một khoảng thời gian sẽ làm thay đổi động lượng. Xung lực được truyền là

$$\vec{J}=\vec{F}\,\Delta t=\Delta\vec{p}.$$
Đây là định lý xung lực - động lượng: xung lực bằng sự biến thiên động lượng. Trên đồ thị lực - thời gian, xung lực chính là diện tích dưới đường cong. Nó giải thích tại sao túi khí và kỹ thuật đẩy theo giúp giảm lực – phân bổ cùng một sự biến thiên động lượng trong khoảng thời gian dài hơn làm giảm lực.

Xung lực là diện tích dưới đường cong lực - thời gian, bằng lực trung bình nhân với thời gian tiếp xúc
Xung lực là diện tích dưới đường cong lực - thời gian, bằng lực trung bình nhân với thời gian tiếp xúc

Ví dụ có lời giải. Một quả bóng khối lượng $0.15\ \text{kg}$ va chạm vào tường với vận tốc $20\ \text{m/s}$ và nảy ngược lại với vận tốc $15\ \text{m/s}$. Thời gian tiếp xúc kéo dài $0.020\ \text{s}$. Tìm lực trung bình tác dụng lên quả bóng. Lấy hướng nảy ngược lại là dương, nên $u=-20\ \text{m/s}$ và $v=+15\ \text{m/s}$:

$$\Delta p=m(v-u)=0.15\big(15-(-20)\big)=5.25\ \text{kg m/s},\qquad F=\frac{\Delta p}{\Delta t}=\frac{5.25}{0.020}=260\ \text{N}.$$
Dấu cộng/trừ rất quan trọng: quên rằng vận tốc đã đảo chiều là sai lầm phổ biến nhất ở đây.

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
Linear momentum/ˈlɪnɪə məʊˈmentəm/ Động lượng tuyến tính
impulse/ˈɪmpʌls/ xung điện
conserved/kənˈsɜːvd/ bảo toàn
collisions/kəˈlɪʒnz/ Va chạm
center-of-mass velocity/ˈsentə ɒv mæs vəˈlɒsɪti/ Vận tốc tâm khối
4.3

Conservation of Linear Momentum · ⁨Bảo toàn động lượng tuyến tính⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 4.3.A: Describe the behavior of a system using conservation of linear momentum.

  • 4.3.A.1 A collection of objects with individual momenta can be described as one system with one center-of-mass velocity.
    • 4.3.A.1.i For a collection of objects, the velocity of a system's center of mass can be calculated using the equation $\vec{v}_{\text{cm}} = \dfrac{\sum \vec{p}_i}{\sum m_i} = \dfrac{\sum m_i \vec{v}_i}{\sum m_i}$.
    • 4.3.A.1.ii The velocity of a system's center of mass is constant in the absence of a net external force.
  • 4.3.A.2 The total momentum of a system is the sum of the momenta of the system's constituent parts.
  • 4.3.A.3 In the absence of net external forces, any change to the momentum of an object within a system must be balanced by an equivalent and opposite change of momentum elsewhere within the system. Any change to the momentum of a system is due to a transfer of momentum between the system and its surroundings.
    • 4.3.A.3.i The impulse exerted by one object on a second object is equal and opposite to the impulse exerted by the second object on the first. This is a direct result of Newton's third law.
    • 4.3.A.3.ii A system may be selected so that the total momentum of that system is constant.
    • 4.3.A.3.iii If the total momentum of a system changes, that change will be equivalent to the impulse exerted on the system.
      • Equation: $\vec{J} = \Delta \vec{p}$
  • 4.3.A.4 Correct application of conservation of momentum can be used to determine the velocity of a system immediately before and immediately after collisions or explosions.

Boundary statement: AP Physics 1 includes a quantitative and qualitative treatment of conservation of momentum in one dimension and a semiquantitative treatment of conservation of momentum in two dimensions. Exam questions involving solution of simultaneous equations are not included in AP Physics 1, but the AP Physics 1 Exam may include questions that assess whether students can set up the equations properly and reason about how changing a given mass, speed, or angle would affect other quantities. AP Physics 2 includes a full treatment of conservation of momentum in two dimensions for problems that include one unknown final velocity.

Learning Objective 4.3.B: Describe how the selection of a system determines whether the momentum of that system changes.

  • 4.3.B.1 Momentum is conserved in all interactions.
  • 4.3.B.2 If the net external force on the selected system is zero, the total momentum of the system is constant.
  • 4.3.B.3 If the net external force on the selected system is nonzero, momentum is transferred between the system and the environment.
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 4.3.A: Mô tả hành vi của một hệ dựa trên nguyên lý bảo toàn động lượng tuyến tính.

  • 4.3.A.1 Một tập hợp các vật có động lượng riêng lẻ có thể được mô tả như một hệ duy nhất với một vận tốc tâm khối.
    • 4.3.A.1.i Đối với một tập hợp các vật, vận tốc tâm khối của hệ có thể được tính toán bằng phương trình $\vec{v}_{\text{cm}} = \dfrac{\sum \vec{p}_i}{\sum m_i} = \dfrac{\sum m_i \vec{v}_i}{\sum m_i}$.
    • 4.3.A.1.ii Vận tốc tâm khối của hệ không đổi khi không có ngoại lực ròng tác dụng.
  • 4.3.A.2 Tổng động lượng của một hệ bằng tổng các động lượng của các thành phần cấu tạo nên hệ.
  • 4.3.A.3 Trong điều kiện không có ngoại lực ròng, mọi sự thay đổi động lượng của một vật bên trong hệ phải được cân bằng bởi một sự thay đổi động lượng tương đương và ngược chiều ở nơi khác bên trong hệ. Mọi sự thay đổi động lượng của hệ là do sự truyền động lượng giữa hệ và môi trường xung quanh.
    • 4.3.A.3.i Xung lượng mà một vật tác dụng lên vật thứ hai bằng và ngược hướng với xung lượng mà vật thứ hai tác dụng lên vật đầu tiên. Đây là kết quả trực tiếp của Định luật III Newton.
    • 4.3.A.3.ii Một hệ thống có thể được chọn sao cho tổng động lượng của hệ thống đó không đổi.
    • 4.3.A.3.iii Nếu tổng động lượng của một hệ thống thay đổi, sự thay đổi đó sẽ tương đương với xung lực tác dụng lên hệ thống đó.
      • Phương trình: $\vec{J} = \Delta \vec{p}$
  • 4.3.A.4 Áp dụng đúng định luật bảo toàn động lượng có thể được sử dụng để xác định vận tốc của hệ ngay trước và ngay sau va chạm hoặc nổ.

Tuyên bố giới hạn: AP Physics 1 bao gồm cách tiếp cận định lượng và định tính về bảo toàn động lượng theo một chiều và cách tiếp cận bán định lượng về bảo toàn động lượng theo hai chiều. Các câu hỏi thi liên quan đến việc giải hệ phương trình đồng nhất thức không nằm trong nội dung AP Physics 1, nhưng đề thi AP Physics 1 có thể bao gồm các câu hỏi đánh giá khả năng thiết lập phương trình đúng đắn và suy luận rằng việc thay đổi khối lượng, tốc độ hoặc góc cho trước sẽ ảnh hưởng như thế nào đến các đại lượng khác. AP Physics 2 bao gồm cách tiếp cận đầy đủ về bảo toàn động lượng theo hai chiều đối với các bài toán có một vận tốc cuối chưa biết.

Mục tiêu học tập 4.3.B: Mô tả cách lựa chọn hệ quyết định liệu động lượng của hệ đó có thay đổi hay không.

  • 4.3.B.1 Động lượng được bảo toàn trong mọi tương tác.
  • 4.3.B.2 Nếu hợp lực bên ngoài tác dụng lên hệ đã chọn bằng không, tổng động lượng của hệ là không đổi.
  • 4.3.B.3 Nếu hợp lực bên ngoài tác dụng lên hệ đã chọn khác không, động lượng được truyền giữa hệ và môi trường xung quanh.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English

If the net external force on a system is zero, its total momentum is conserved 守恒:

$$\sum \vec{p}_{\text{before}}=\sum \vec{p}_{\text{after}}.$$
Internal forces (like the push between two colliding carts) come in third-law pairs and cancel, so they cannot change the total momentum. This is the key tool for collisions 碰撞 and explosions – apply it separately in the $x$ and $y$ directions.

Worked example (recoil 反冲). A $60\ \text{kg}$ skater, initially at rest on frictionless ice, throws a $2.0\ \text{kg}$ ball at $8.0\ \text{m/s}$. Find her recoil speed. The total momentum starts at zero and stays zero:

$$0=(60)v+(2.0)(8.0)\;\Rightarrow\;v=-\frac{16}{60}=-0.27\ \text{m/s},$$
so she moves at $0.27\ \text{m/s}$ in the opposite direction to the ball – the principle behind rockets and guns.

A whole collection of objects can be described by a single center-of-mass velocity 质心速度:

$$\vec{v}_{\text{cm}}=\frac{\sum m_i\vec{v}_i}{\sum m_i}=\frac{\vec{p}_{\text{total}}}{M_{\text{total}}}.$$
Since total momentum is conserved when no net external force acts, $\vec{v}_{\text{cm}}$ then stays constant – a $v_{\text{cm}}$-versus-time graph is flat unless an outside force acts. An internal collision or explosion never changes it, however violently the parts fly apart.

Tiếng Việt

Nếu hợp lực ngoại tác dụng lên hệ bằng không, tổng động lượng của nó được bảo toàn:

$$\sum \vec{p}_{\text{before}}=\sum \vec{p}_{\text{after}}.$$
Lực nội (như lực đẩy giữa hai xe va chạm) xuất hiện theo cặp định luật III Newton và triệt tiêu lẫn nhau, nên không thể làm thay đổi tổng động lượng. Đây là công cụ then chốt cho va chạm và vụ nổ – hãy áp dụng riêng biệt theo phương $x$ và $y$.

Va chạm trực diện: tổng động lượng trước bằng tổng động lượng sau
Va chạm trực diện: tổng động lượng trước bằng tổng động lượng sau

Ví dụ có lời giải (lực phản). Một vận động viên trượt băng khối lượng $60\ \text{kg}$, ban đầu đứng yên trên băng không ma sát, ném một quả bóng khối lượng $2.0\ \text{kg}$ với vận tốc $8.0\ \text{m/s}$. Tìm vận tốc lùi của cô ấy. Tổng động lượng bắt đầu bằng không và vẫn giữ nguyên không:

$$0=(60)v+(2.0)(8.0)\;\Rightarrow\;v=-\frac{16}{60}=-0.27\ \text{m/s},$$
nên cô ấy di chuyển với vận tốc $0.27\ \text{m/s}$ theo hướng ngược lại với quả bóng – nguyên lý đằng sau tên lửa và súng.

Một tập hợp gồm nhiều vật có thể được mô tả bằng một vận tốc tâm khối duy nhất:

$$\vec{v}_{\text{cm}}=\frac{\sum m_i\vec{v}_i}{\sum m_i}=\frac{\vec{p}_{\text{total}}}{M_{\text{total}}}.$$
Vì tổng động lượng được bảo toàn khi không có hợp lực ngoại tác dụng, $\vec{v}_{\text{cm}}$ khi đó sẽ giữ hằng số – đồ thị $v_{\text{cm}}$ theo thời gian sẽ nằm ngang trừ khi có lực bên ngoài tác dụng. Tuy nhiên, va chạm nội hay vụ nổ bao dữ dội cũng không bao giờ làm thay đổi đại lượng này.

Explore · ⁨Khám phá⁩

Collide two carts and conserve momentum · ⁨ va chạm hai xe và bảo toàn động lượng⁩

In any collision the total momentum $\sum mv$ before equals the total after. Set the masses and speeds and check the momentum bookkeeping. · ⁨Trong mọi va chạm, tổng động lượng $\sum mv$ trước bằng tổng sau. Thiết lập khối lượng và vận tốc rồi kiểm tra việc tính toán động lượng.⁩

4.4

Elastic and Inelastic Collisions · ⁨Va chạm đàn hồi và không đàn hồi⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English

Learning Objective 4.4.A: Describe whether an interaction between objects is elastic or inelastic.

  • 4.4.A.1 An elastic collision between objects is one in which the initial kinetic energy of the system is equal to the final kinetic energy of the system.
  • 4.4.A.2 In an elastic collision, the final kinetic energies of each of the objects within the system may be different from their initial kinetic energies.
  • 4.4.A.3 An inelastic collision between objects is one in which the total kinetic energy of the system decreases.
  • 4.4.A.4 In an inelastic collision, some of the initial kinetic energy is not restored to kinetic energy but is transformed by nonconservative forces into other forms of energy.
  • 4.4.A.5 In a perfectly inelastic collision, the objects stick together and move with the same velocity after the collision.
Tiếng Việt

Mục tiêu học tập 4.4.A: Mô tả liệu tương tác giữa các vật có phải là đàn hồi hay không đàn hồi.

  • 4.4.A.1 Va chạm đàn hồi giữa các vật là va chạm mà tại đó động năng ban đầu của hệ bằng động năng cuối cùng của hệ.
  • 4.4.A.2 Trong va chạm đàn hồi, động năng cuối cùng của mỗi vật trong hệ có thể khác với động năng ban đầu của chúng.
  • 4.4.A.3 Va chạm không đàn hồi giữa các vật là va chạm mà tại đó tổng động năng của hệ giảm đi.
  • 4.4.A.4 Trong va chạm không đàn hồi, một phần động năng ban đầu không được phục hồi thành động năng mà bị các lực không bảo toàn biến đổi thành các dạng năng lượng khác.
  • 4.4.A.5 Trong va chạm hoàn toàn không đàn hồi, các vật dính vào nhau và chuyển động với cùng một vận tốc sau va chạm.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Nguồn: Mô tả Khóa học và Bài thi College Board AP⁩

English
Conservation of momentum in a collision

Momentum is conserved in every collision (with no external force). Kinetic energy is not:

  • In an elastic collision 弹性碰撞, kinetic energy is also conserved (objects bounce apart cleanly).
  • In an inelastic collision 非弹性碰撞, some kinetic energy becomes heat or deformation. In a perfectly inelastic collision the objects stick together and move with one common velocity afterward.

Strategy: always write momentum conservation; add energy conservation only if the collision is stated to be elastic. One elastic fact worth memorising: in a 1D elastic collision between equal masses, the two objects simply swap velocities (a moving ball striking an identical stationary one stops dead, and the target flies off at the incoming speed).

Worked example. A $1000\ \text{kg}$ car moving at $20\ \text{m/s}$ runs into a stationary $1500\ \text{kg}$ car and they lock together. Find their common speed, and the kinetic energy lost. Momentum conservation gives

$$1000\times20=(1000+1500)\,v\;\Rightarrow\;v=\frac{20000}{2500}=8.0\ \text{m/s}.$$
Kinetic energy before is $\tfrac12(1000)(20^2)=2.0\times10^{5}\ \text{J}$; after is $\tfrac12(2500)(8.0^2)=8.0\times10^{4}\ \text{J}$. So $1.2\times10^{5}\ \text{J}$ (about $60\%$) is lost to crumpling and heat – momentum is still conserved, but kinetic energy is not.

Tiếng Việt
Bảo toàn động lượng trong va chạm

Động lượng được bảo toàn trong mọi va chạm (khi không có lực ngoại). Động năng thì không:

Va chạm xiên, phân tích dọc theo hai trục vuông góc
Va chạm xiên, phân tích dọc theo hai trục vuông góc
  • Trong va chạm đàn hồi, động năng cũng được bảo toàn (các vật tách rời cleanly).
  • Trong va chạm không đàn hồi, một phần động năng trở thành nhiệt hoặc biến dạng. Trong va chạm không đàn hồi hoàn toàn các vật dính vào nhau và di chuyển cùng một vận tốc chung sau va chạm.

Chiến lược: luôn viết phương trình bảo toàn động lượng; chỉ thêm bảo toàn năng lượng nếu va chạm được xác định là đàn hồi. Một sự thật về va chạm đàn hồi đáng nhớ: trong va chạm đàn hồi 1D giữa hai vật có khối lượng bằng nhau, hai vật đơn giản hoán đổi vận tốc (một quả bóng đang chuyển động va vào một quả bóng giống hệt đang đứng yên sẽ dừng hẳn, và quả đích bay đi với vận tốc của quả tới).

Ví dụ có lời giải. Một xe hơi $1000\ \text{kg}$ chuyển động với vận tốc $20\ \text{m/s}$ va chạm vào một xe hơi $1500\ \text{kg}$ đang đứng yên và hai xe khóa chặt vào nhau. Tìm vận tốc chung của chúng, và động năng bị mất đi. Định luật bảo toàn động lượng cho ta

$$1000\times20=(1000+1500)\,v\;\Rightarrow\;v=\frac{20000}{2500}=8.0\ \text{m/s}.$$
Động năng trước va chạm là $\tfrac12(1000)(20^2)=2.0\times10^{5}\ \text{J}$; sau đó là $\tfrac12(2500)(8.0^2)=8.0\times10^{4}\ \text{J}$. Vậy $1.2\times10^{5}\ \text{J}$ (khoảng $60\%$) đã bị tiêu hao để biến dạng và tạo nhiệt – động lượng vẫn được bảo toàn, nhưng động năng thì không.

A Newton's cradle: five steel balls hanging in a row
A Newton's cradle shows momentum and kinetic energy passing through a line of balls in a near-elastic collision
Explore · ⁨Khám phá⁩

Compare elastic and inelastic collisions · ⁨So sánh va chạm đàn hồi và không đàn hồi⁩

Momentum is always conserved, but kinetic energy is only conserved in an elastic collision. In an inelastic one the carts stick and some energy becomes heat. · ⁨Động lượng luôn được bảo toàn, nhưng động năng chỉ được bảo toàn trong va chạm đàn hồi. Trong va chạm không đàn hồi, các xe dính vào nhau và một phần năng lượng chuyển thành nhiệt.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
elastic collision/ɪˈlæstɪk kəˈlɪʒn/ va chạm đàn hồi
inelastic collision/ɪnɪˈlæstɪk kəˈlɪʒn/ va chạm không đàn hồi
recoil/rɪˈkɔɪl/ lực giật lùi
4.4

Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

English
  • Momentum is a vector — assign $+$/$-$ signs before adding; a ball that rebounds reverses its velocity, giving a large $\Delta p$.
  • Momentum is conserved in every collision (no external force); kinetic energy is conserved only if the collision is stated to be elastic.
  • In a perfectly inelastic collision the objects stick and move with one common velocity.
  • Impulse $=F\,\Delta t=\Delta p$ = the area under a force–time graph; spreading a collision over a longer time reduces the force (airbags, bending knees).
  • For recoil/explosions, set the total momentum equal before and after (often zero before).
Tiếng Việt
  • Động lượng là véc-tơ — hãy gán dấu $+$/$-$ trước khi cộng; một quả bóng nảy lại sẽ đảo ngược vận tốc, dẫn đến sự thay đổi lớn về $\Delta p$.
  • Động lượng được bảo toàn trong mọi va chạm (không có lực ngoài); động năng chỉ được bảo toàn nếu va chạm được mô tả là đàn hồi.
  • Trong va chạm hoàn toàn không đàn hồi, các vật thể dính vào nhau và di chuyển cùng một vận tốc chung.
  • Xung lượng $=F\,\Delta t=\Delta p$ = diện tích dưới đồ thị lực-thời gian; trải dài va chạm trong khoảng thời gian dài hơn giúp giảm lực tác dụng (túi khí, khuỷu tay cong).
  • Đối với phản lực/vụ nổ, đặt tổng động lượng trước bằng tổng động lượng sau (thường là zero trước).

Interactive lessons on this topic · ⁨Bài học tương tác về chủ đề này⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.⁩

Past Papers · ⁨Đề thi cũ⁩

More topics in AP Physics 1 · ⁨AP Vật lý 1⁩ · ⁨Nhiều chủ đề hơn trong AP Physics 1 · ⁨AP Vật lý 1⁩⁩

Log in or create account · ⁨Đăng nhập hoặc tạo tài khoản⁩

IGCSE, A-Level & AP