Bảo toàn Động lượng Tuyến tính
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| isolated system/ˈaɪsəleɪtɪd ˈsɪstəm/ | Hệ cô lập |
| conservation of linear momentum/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv ˈlɪnɪə məʊˈmentəm/ | Bảo toàn động lượng tuyến tính |
| internal forces/ɪnˈtɜːnl ˈfɔːsɪz/ | Lực nội tại |
Hai vận động viên trượt đẩy nhau
- Hai vận động viên trượt đứng yên trên băng, sau đó đẩy nhau ra.
- Họ trượt đi theo hai hướng đối lập -- hoàn toàn không có sự trợ giúp từ bên ngoài.
- Một cách nào đó chuyển động của họ vẫn giữ được sự cân bằng hoàn hảo.
- Đằng sau điều này là một trong những quy luật mạnh mẽ nhất trong vật lý.
Bảo toàn động lượng
- Nếu tổng lực tác dụng lên hệ là không -- một hệ cô lập -- thì tổng động lượng của nó được bảo toàn.
- Dù bắt đầu với tổng động lượng là bao nhiêu, nó vẫn giữ nguyên.
- Đây là định luật bảo toàn động lượng tuyến tính.
Động lượng được bảo toàn chỉ khi...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Hệ cô lập -- không có ngoại lực hợp -- bảo toàn động lượng. Nội lực thì được.
Nội lực không thể thay đổi nó
- Nội lực xuất hiện thành các cặp theo định luật thứ ba và triệt tiêu lẫn nhau trong hệ.
- Vì vậy, một lực đẩy giữa các bộ phận (như cú đẩy của các vận động viên trượt) không bao giờ có thể thay đổi tổng động lượng.
- Chỉ có lực bên ngoài mới có thể.
Pháo nổ bên trong một hệ nổi sẽ thay đổi tổng động lượng của hệ.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Lực pháo nổ là nội lực (cặp tương tác), nên tổng động lượng không đổi.
Các lực giữa các bộ phận của hệ gọi là ____ lực và không thể thay đổi tổng động lượng.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Nội lực xuất hiện thành cặp tương tác triệt tiêu nhau, nên không làm thay đổi tổng động lượng.
Va chạm và nổ
- Quy luật áp dụng cho cả va chạm (các vật va vào nhau) và vụ nổ (một vật bay tan ra).
- Trong một vụ nổ, các mảnh vụn bay ra sao cho tổng động lượng của chúng vẫn bằng tổng ban đầu.
- Hãy chọn hệ sao cho các lực bạn quan tâm nằm ở nội lực.
Bảo toàn động lượng
Trong va chạm không có ngoại lực, tổng động lượng trước bằng tổng động lượng sau.
Một skater khối lượng $50\ \text{kg}$ đứng yên ném một quả bóng khối lượng $5\ \text{kg}$ với vận tốc $8\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Vận tốc lùi của skater (m/s)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$0 = 5(8) + 50 v$, nên $v = -40/50 = -0.8\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ -- người trượt băng bị đẩy lùi với vận tốc $0.8\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
Một vật khối lượng $4\ \text{kg}$ đứng yên phân rã thành một mảnh khối lượng $1\ \text{kg}$ chuyển sang phải với vận tốc $6\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ và một mảnh khối lượng $3\ \text{kg}$. Vận tốc của mảnh $3\ \text{kg}$ (m/s)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$0 = 1(6) + 3v$, nên $v = -2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ -- mảnh $3\ \text{kg}$ chuyển sang trái với vận tốc $2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
Hai chiều
- Động lượng là vector, vì vậy nó được bảo toàn riêng biệt dọc theo từng trục tọa độ.
- Bảo toàn động lượng theo trục $x$ và trục $y$ một cách độc lập.
- Hai phương trình cho phép bạn giải các va chạm hai chiều.
Trong va chạm hai chiều, động lượng được bảo toàn riêng biệt theo từng trục.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Động lượng là vector, nên thành phần x và y của nó mỗi cái đều được bảo toàn.
Một phi hành gia khối lượng $60\ \text{kg}$ đang đứng yên ném một chiếc cưa khối lượng $2\ \text{kg}$ với tốc độ $10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Tổng động lượng ban đầu bằng không, vì vậy nó phải luôn bằng không: $0 = (2)(10) + (60)v$.
- Phi hành gia bị đẩy lùi với tốc độ $v = -20/60 \approx -0.33\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
Động lượng chỉ được bảo toàn khi tổng lực bên ngoài bằng không. Nếu có một lực mạnh bên ngoài tác dụng (tường, mặt đất, khí thải từ động cơ tên lửa), bạn phải bao gồm nó hoặc chọn một hệ lớn hơn để biến nó thành nội lực.
Trong một hệ cô lập (tổng lực bên ngoài bằng không), tổng động lượng được bảo toàn -- định luật bảo toàn động lượng tuyến tính. Nội lực triệt tiêu theo cặp và không thể thay đổi tổng; chỉ có ngoại lực mới có thể. Quy luật này đúng cho va chạm và vụ nổ, và trong 2D bạn bảo toàn từng trục riêng biệt.