A.2 · Lực và động lượng

Tài liệu này bao gồm các chủ đề SL đã chọn cho khóa học lần đầu đánh giá trong 2025; đây không phải là toàn bộ chương trình.

Điều kiện tiên quyết: đọc các đại lượng và đơn vị được nêu, và sử dụng phép toán cùng các điều kiện mô hình bên dưới.

Các ví dụ là gốc và hư cấu: chúng không phải là số đo thực tế hay các cuộc điều tra của học sinh thực tế.

Giải thích hiện tượng này là gì?

• Một hành khách tiếp tục chuyển động khi xe phanh. Dây an toàn cung cấp lực cần thiết để thay đổi động lượng của hành khách.

Xây dựng mô hình

• Lực hợp gây gia tốc, chứ không phải chuyển động bản thân.
• Động lượng là tích của khối lượng và vận tốc.
• Đối với hệ cô lập, tổng động lượng được bảo toàn ngay cả khi động năng không được bảo toàn.
• Động lượng: Khối lượng nhân với vận tốc.
• Lực hợp: Tổng vector của các lực tác dụng lên vật.

Chọn bằng chứng để kiểm định mô hình

• Xung lượng bằng độ biến thiên động lượng.
• Tăng thời gian dừng lại để có cùng độ biến thiên động lượng sẽ làm giảm lực trung bình.
• Xác định các lực bên ngoài trước khi áp dụng định luật bảo toàn động lượng.

Trong phòng thí nghiệm: Vẽ sơ đồ lực riêng lẻ chỉ bao gồm các lực tác dụng lên vật đã chọn. Đối với phép đo lò xo, hãy thêm tải trọng theo từng bước trong giới hạn đàn hồi và đo độ dãn từ vị trí không tải.

Bắt đầu từ các đại lượng đã biết

• Đã biết: Một hành khách 60 kg giảm tốc từ 10 đến 0 mét trên giây trong 0.50 s. Δp = m(v-u) = 60(0-10) = -600 kg·m/s.
• F trung bình = Δp/Δt = -600/0.50 = -1,200 N.
• Dấu âm cho thấy lực ngược chiều với chuyển động ban đầu.

Đến lượt bạn: Một xe đẩy 2 kg di chuyển với vận tốc 3 mét trên giây. Tìm động lượng của nó.

Kiểm tra kết luận và giới hạn của nó

• Các lực cân bằng không yêu cầu vật phải ở trạng thái nghỉ.
• Khối lượng và trọng lượng có đơn vị và ý nghĩa khác nhau.

Không đúng: Một vật chuyển động với vận tốc không đổi phải có lực hợp khác không. Theo định luật Newton thứ nhất, vận tốc không đổi - bao gồm cả chuyển động đều - có nghĩa là lực HỢP bằng 0. Các lực có thể tồn tại nhưng chúng cân bằng; một lực hợp khác không sẽ làm thay đổi vận tốc.

Tóm tắt:

• Lực hợp gây gia tốc, chứ không phải chuyển động bản thân.
• Xung lượng bằng độ biến thiên động lượng.
• Lưu ý: Các lực cân bằng không yêu cầu vật phải ở trạng thái nghỉ.

Viết từ một động lượng 21 kilogram mét trên giây

• Một xe đẩy 3 kg di chuyển với vận tốc 7 mét trên giây và dừng lại sau 0.30 s.
• Tìm động lượng và lực trung bình. Vận tốc không đổi cần lực hợp bằng không.

Viết từ độ biến thiên động lượng 6 kilogram mét mỗi giây

• Một quả bóng khối lượng 0.50 kg đảo ngược vận tốc từ +6 xuống −6 mét mỗi giây trong 0.25 s.
• Độ biến thiên động lượng là 0.50 × (−12) = −6 kg m s⁻¹, nên lực trung bình là −6 ÷ 0.25 = −24 N — sự ĐẢO NGƯỢC làm thay đổi động lượng bằng hai lần giá trị một chiều.

Viết từ khoảng dừng chia 36 mét

• Tại 20 m s⁻¹, người lái xe phản ứng trong 0.60 s, sau đó phanh đi 24 m.
• Quãng đường phản ứng 20 × 0.60 = 12 m, tổng 12 + 24 = 36 m — mệt mỏi làm tăng số hạng đầu, phanh mòn làm tăng số hạng thứ hai.

Viết từ tổng bảo toàn

• Một xe đẩy 2 kg ở 3 m s⁻¹ nối với một xe đẩy đứng yên 1 kg.
• Tổng động lượng 6 kg m s⁻¹ = 3 kg × v, suy ra v = 2 m s⁻¹ — cặp xe chia sẻ động lượng; cái nào nhanh hơn không giữ lấy nó.