Chúng thay đổi vì lực tương tác tác dụng lên từng vật thể, nhưng tổng các xung vẫn không đổi. Đây được gọi là định luật bảo toàn động lượng.
Định luật thứ hai của Newtonđược thể hiện bằng công thức. Nó có thể được viết theo cách khác nếu chúng ta nhớ rằng gia tốc bằng tốc độ thay đổi tốc độ của một vật. Đối với chuyển động có gia tốc đều, công thức sẽ như sau:
Nếu chúng ta thay thế biểu thức này vào công thức, chúng ta sẽ nhận được:
,
Công thức này có thể được viết lại thành:
Vế phải của đẳng thức này ghi lại sự thay đổi tích của khối lượng và tốc độ của một vật. Tích của khối lượng cơ thể và tốc độ là một đại lượng vật lý gọi là xung cơ thể hoặc lượng chuyển động của cơ thể.
Xung lực cơ thểđược gọi là tích của khối lượng và tốc độ của vật thể. Đây là một đại lượng vectơ. Hướng của vectơ động lượng trùng với hướng của vectơ vận tốc.
Nói cách khác, một vật có khối lượng tôi, chuyển động có vận tốc thì có động lượng. Đơn vị SI của xung là xung của một vật nặng 1 kg chuyển động với tốc độ 1 m/s (kg m/s). Khi hai vật tương tác với nhau, nếu vật thứ nhất tác dụng một lực lên vật thứ hai thì theo định luật thứ ba của Newton, vật thứ hai tác dụng một lực lên vật thứ nhất. Chúng ta hãy biểu thị khối lượng của hai vật này bằng tôi 1 và tôi 2 và tốc độ của chúng so với bất kỳ hệ quy chiếu nào thông qua và. Sau một thời gian t do sự tương tác của các vật thể, vận tốc của chúng sẽ thay đổi và trở nên bằng nhau và . Thay thế các giá trị này vào công thức, chúng ta nhận được:
,
,
Kể từ đây,
Ta đổi dấu hai vế đẳng thức thành dấu đối của chúng và viết chúng dưới dạng
Vế trái của phương trình là tổng các xung lực ban đầu của hai vật thể, vế phải là tổng các xung lực của cùng một vật thể theo thời gian t. Số tiền bằng nhau. Vì vậy, mặc dù vậy. rằng xung của mỗi cơ thể thay đổi trong quá trình tương tác, thì tổng xung (tổng các xung của cả hai cơ thể) không thay đổi.
Cũng có hiệu lực khi một số cơ thể tương tác. Tuy nhiên, điều quan trọng là các vật thể này chỉ tương tác với nhau và không bị ảnh hưởng bởi lực từ các vật thể khác không thuộc hệ thống (hoặc các lực bên ngoài cân bằng). Một nhóm vật thể không tương tác với các vật thể khác được gọi là hệ thống khép kín chỉ có hiệu lực đối với các hệ thống đóng.
Hướng dẫn
Tìm khối lượng của vật chuyển động và đo chuyển động của nó. Sau khi tương tác với cơ thể khác, tốc độ của cơ thể đang nghiên cứu sẽ thay đổi. Trong trường hợp này, hãy trừ tốc độ ban đầu khỏi tốc độ cuối cùng (sau khi tương tác) và nhân chênh lệch với khối lượng cơ thể Δp=m∙(v2-v1). Đo tốc độ tức thời bằng radar và đo khối lượng cơ thể bằng cân. Nếu sau khi tương tác, vật bắt đầu chuyển động theo hướng ngược lại với hướng mà nó chuyển động trước khi tương tác thì tốc độ cuối cùng sẽ là âm. Nếu dương thì tăng, nếu âm thì giảm.
Vì nguyên nhân gây ra sự thay đổi tốc độ của bất kỳ vật nào là lực nên nó cũng là nguyên nhân gây ra sự thay đổi động lượng. Để tính độ biến thiên động lượng của bất kỳ vật nào, chỉ cần tìm động lượng của lực tác dụng lên vật đó tại một thời điểm là đủ. Sử dụng lực kế, đo lực làm cho vật thay đổi tốc độ, tạo cho nó gia tốc. Đồng thời, dùng đồng hồ bấm giờ để đo thời gian mà lực này tác động lên cơ thể. Nếu một lực làm cho vật chuyển động thì coi là dương, còn nếu lực làm vật chuyển động chậm lại thì coi là âm. Một xung lực bằng độ biến thiên của xung sẽ là tích của lực và thời gian tác dụng của nó Δp=F∙Δt.
Xác định tốc độ tức thời bằng đồng hồ tốc độ hoặc radar Nếu vật thể chuyển động được trang bị đồng hồ tốc độ (), thì tốc độ tức thời sẽ được hiển thị liên tục trên thang đo hoặc màn hình điện tử của nó tốc độ tại một thời điểm nhất định Khi quan sát vật thể từ một điểm cố định (), hãy gửi tín hiệu radar tới vật thể đó, tín hiệu tức thời sẽ được hiển thị trên màn hình của vật thể đó tốc độ cơ thể tại một thời điểm nhất định.
Video về chủ đề
Lực là một đại lượng vật lý tác dụng lên một vật, đặc biệt là truyền một số gia tốc cho vật đó. Để tìm xung sức mạnh, bạn cần xác định sự thay đổi động lượng, tức là xung mà là bản thân cơ thể.
Hướng dẫn
Sự chuyển động của một chất điểm dưới tác dụng của một số sức mạnh hoặc các lực làm cho nó tăng tốc. Kết quả ứng tuyển sức mạnh một số tiền nhất định cho một số tiền nhất định là số lượng tương ứng. xung lực sức mạnh thước đo tác dụng của nó trong một khoảng thời gian nhất định được gọi là: Pс = Fav ∆t, trong đó Fav là lực trung bình tác dụng lên vật ∆t là khoảng thời gian;
Như vậy, xung sức mạnh tương đương với sự thay đổi xung và vật: Pc = ∆Pt = m (v – v0), trong đó v0 là tốc độ ban đầu; v là tốc độ cuối cùng của vật.
Đẳng thức thu được phản ánh định luật thứ hai của Newton đối với hệ quy chiếu quán tính: đạo hàm của hàm số của một điểm vật chất theo thời gian bằng độ lớn của lực không đổi tác dụng lên nó: Fav ∆t = ∆Pt → Fav = dPt/dt.
Tổng cộng xung một hệ gồm nhiều vật thể chỉ có thể thay đổi dưới tác dụng của ngoại lực và giá trị của nó tỷ lệ thuận với tổng của chúng. Tuyên bố này là hệ quả của định luật thứ hai và thứ ba của Newton. Giả sử nó được tạo thành từ ba vật tương tác thì đúng: Pс1 + Pc2 + Pc3 = ∆Pт1 + ∆Pт2 + ∆Pт3, trong đó Pci – xung sức mạnh, tác động lên cơ thể i;Pтi – xung cơ thể i.
Đẳng thức này chứng tỏ rằng nếu tổng các ngoại lực bằng 0 thì tổng lực xung hệ thống khép kín của cơ thể luôn không đổi, mặc dù thực tế là bên trong sức mạnh
Sau khi nghiên cứu các định luật Newton, chúng ta thấy rằng với sự trợ giúp của chúng, chúng ta có thể giải quyết các vấn đề cơ bản của cơ học nếu chúng ta biết tất cả các lực tác dụng lên vật. Có những tình huống khó hoặc thậm chí không thể xác định được những giá trị này. Hãy xem xét một số tình huống như vậy.Khi hai quả bóng bi-a hoặc ô tô va chạm nhau, chúng ta có thể khẳng định về các lực tác dụng rằng đây là bản chất của chúng; Tuy nhiên, chúng tôi sẽ không thể xác định chính xác mô-đun hoặc hướng của chúng, đặc biệt vì các lực này có thời gian tác dụng cực ngắn.Với sự chuyển động của tên lửa và máy bay phản lực, chúng ta cũng có thể nói rất ít về các lực khiến các vật thể này chuyển động.Trong những trường hợp như vậy, các phương pháp được sử dụng cho phép người ta tránh giải các phương trình chuyển động và sử dụng ngay hệ quả của các phương trình này. Trong trường hợp này, các đại lượng vật lý mới được đưa vào. Hãy xem xét một trong những đại lượng này, được gọi là động lượng của vật
Một mũi tên bắn ra từ một cây cung. Sự tiếp xúc của dây với mũi tên càng dài (∆t), thì sự thay đổi động lượng của mũi tên (∆) càng lớn, và do đó, tốc độ cuối cùng của nó càng cao.
Hai quả bóng va chạm. Trong khi các quả bóng tiếp xúc, chúng tác dụng lên nhau với những lực có độ lớn bằng nhau, như định luật thứ ba của Newton dạy chúng ta. Điều này có nghĩa là những thay đổi về động lượng của chúng cũng phải có độ lớn bằng nhau, ngay cả khi khối lượng của các quả bóng không bằng nhau.
Sau khi phân tích các công thức, có thể rút ra hai kết luận quan trọng:
1. Các lực giống nhau tác dụng trong cùng một khoảng thời gian sẽ gây ra những biến thiên về động lượng như nhau ở các vật thể khác nhau, bất kể khối lượng của vật thể đó như thế nào.
2. Sự thay đổi tương tự về động lượng của một vật có thể đạt được bằng cách tác dụng với một lực nhỏ trong một khoảng thời gian dài, hoặc bằng cách tác động trong thời gian ngắn với một lực lớn lên cùng một vật.
Theo định luật II Newton, ta có thể viết:
∆t = ∆ = ∆ / ∆t
Tỷ số giữa sự thay đổi động lượng của một vật và khoảng thời gian mà sự thay đổi này xảy ra bằng tổng các lực tác dụng lên vật.
Sau khi phân tích phương trình này, chúng ta thấy rằng định luật thứ hai của Newton cho phép mở rộng loại các bài toán có thể giải được và bao gồm các bài toán trong đó khối lượng của vật thay đổi theo thời gian.
Nếu chúng ta cố gắng giải các bài toán có khối lượng thay đổi của các vật bằng cách sử dụng công thức thông thường của định luật thứ hai Newton:
thì việc thử giải pháp như vậy sẽ dẫn đến lỗi.
Một ví dụ về điều này là máy bay phản lực hoặc tên lửa vũ trụ đã được đề cập, đốt cháy nhiên liệu khi di chuyển và các sản phẩm của quá trình đốt cháy này được thải vào không gian xung quanh. Đương nhiên, khối lượng của máy bay hoặc tên lửa giảm khi tiêu thụ nhiên liệu.
Mặc dù thực tế là định luật thứ hai của Newton ở dạng “tổng hợp lực bằng tích của khối lượng của một vật và gia tốc của nó” cho phép chúng ta giải được một loại bài toán khá rộng, nhưng vẫn có những trường hợp chuyển động của các vật không thể giải được. được mô tả đầy đủ bởi phương trình này. Trong những trường hợp như vậy, cần áp dụng một công thức khác của định luật thứ hai, liên hệ sự thay đổi động lượng của vật với xung của tổng lực. Ngoài ra, có một số bài toán trong đó việc giải các phương trình chuyển động là cực kỳ khó hoặc thậm chí không thể giải được về mặt toán học. Trong những trường hợp như vậy, việc sử dụng khái niệm động lượng sẽ rất hữu ích.
Sử dụng định luật bảo toàn động lượng và mối liên hệ giữa động lượng của một lực và động lượng của một vật, chúng ta có thể rút ra định luật thứ hai và thứ ba của Newton.
Định luật thứ hai của Newton bắt nguồn từ mối quan hệ giữa xung lượng của một lực và động lượng của một vật.
Xung lượng của lực bằng độ biến thiên động lượng của vật:
Sau khi thực hiện các chuyển đổi thích hợp, chúng ta thu được sự phụ thuộc của lực vào gia tốc, bởi vì gia tốc được định nghĩa là tỷ số giữa sự thay đổi tốc độ và thời gian xảy ra sự thay đổi này:
Thay các giá trị vào công thức của chúng ta, chúng ta có được công thức của định luật thứ hai Newton:
Để rút ra định luật thứ ba của Newton, chúng ta cần định luật bảo toàn động lượng.
Vectơ nhấn mạnh bản chất vectơ của tốc độ, tức là tốc độ có thể thay đổi hướng. Sau khi biến đổi ta có:
Vì khoảng thời gian trong một hệ kín là một giá trị không đổi đối với cả hai vật nên chúng ta có thể viết:
Chúng ta đã thu được định luật thứ ba của Newton: hai vật tương tác với nhau với các lực có độ lớn bằng nhau và ngược chiều nhau. Các vectơ của các lực này lần lượt hướng về nhau, mô đun của các lực này có giá trị bằng nhau.
Tài liệu tham khảo
- Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Vật lý (trình độ cơ bản) - M.: Mnemosyne, 2012.
- Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Vật lý lớp 10. - M.: Mnemosyne, 2014.
- Kikoin I.K., Kikoin A.K. Vật lý - 9, Mátxcơva, Giáo dục, 1990.
bài tập về nhà
- Định nghĩa xung lực của vật thể, xung lượng của lực.
- Xung lực của một vật có quan hệ như thế nào với xung lực?
- Có thể rút ra kết luận gì từ các công thức tính xung lực và xung lực của cơ thể?
- Cổng thông tin Internet Câu hỏi-vật lý.ru ().
- Cổng thông tin Internet Frutmrut.ru ().
- Cổng Internet Fizmat.by ().
Động lượng là một trong những đặc tính cơ bản nhất của một hệ vật lý. Động lượng của một hệ kín được bảo toàn trong mọi quá trình xảy ra trong nó.
Hãy bắt đầu làm quen với đại lượng này với trường hợp đơn giản nhất. Động lượng của một điểm vật chất có khối lượng chuyển động với tốc độ là tích
Định luật thay đổi động lượng. Từ định nghĩa này, sử dụng định luật thứ hai của Newton, chúng ta có thể tìm ra định luật thay đổi động lượng của một hạt do tác dụng của một lực nào đó lên nó. Bằng cách thay đổi tốc độ của hạt, lực cũng làm thay đổi động lượng của nó: . Do đó, trong trường hợp lực tác dụng không đổi
Tốc độ biến thiên động lượng của một điểm vật chất bằng tổng của tất cả các lực tác dụng lên nó. Với một lực không đổi, khoảng thời gian trong (2) ai cũng có thể lấy được. Do đó, đối với sự thay đổi động lượng của một hạt trong khoảng thời gian này, điều đó đúng
Trong trường hợp lực thay đổi theo thời gian, toàn bộ khoảng thời gian phải được chia thành những khoảng nhỏ trong mỗi khoảng thời gian đó lực có thể được coi là không đổi. Sự thay đổi động lượng của hạt trong một khoảng thời gian riêng biệt được tính bằng công thức (3):
Tổng sự thay đổi động lượng trong toàn bộ khoảng thời gian đang xét bằng tổng vectơ các thay đổi động lượng trong tất cả các khoảng thời gian
Nếu dùng khái niệm đạo hàm thì thay vì (2), rõ ràng định luật biến thiên động lượng của hạt được viết là
Xung lực. Sự thay đổi động lượng trong một khoảng thời gian hữu hạn từ 0 đến được biểu thị bằng tích phân
Đại lượng ở vế phải của (3) hoặc (5) được gọi là xung lực. Do đó, độ biến thiên động lượng Dr của một chất điểm trong một khoảng thời gian bằng xung của lực tác dụng lên nó trong khoảng thời gian đó.
Đẳng thức (2) và (4) về cơ bản là một công thức khác của định luật thứ hai Newton. Chính ở dạng này mà định luật này đã được chính Newton xây dựng.
Ý nghĩa vật lý của khái niệm xung lực có liên quan chặt chẽ đến ý tưởng trực quan mà mỗi chúng ta đều có, hoặc ý tưởng rút ra từ kinh nghiệm hàng ngày, về việc liệu có dễ dàng dừng một vật đang chuyển động hay không. Điều quan trọng ở đây không phải là tốc độ hay khối lượng của vật bị dừng lại, mà là cả hai kết hợp với nhau, tức là động lượng của nó.
Xung lực hệ thống. Khái niệm động lượng trở nên đặc biệt có ý nghĩa khi nó được áp dụng cho hệ thống các điểm vật chất tương tác với nhau. Tổng động lượng P của một hệ hạt là tổng vectơ động lượng của từng hạt riêng lẻ tại cùng một thời điểm:
Ở đây, phép tính tổng được thực hiện trên tất cả các hạt có trong hệ thống, sao cho số lượng số hạng bằng số lượng hạt trong hệ thống.
Nội lực và ngoại lực. Dễ dàng suy ra định luật bảo toàn động lượng của một hệ hạt tương tác trực tiếp từ định luật II và III Newton. Chúng ta sẽ chia các lực tác dụng lên từng hạt có trong hệ thành hai nhóm: bên trong và bên ngoài. Nội lực là lực mà hạt tác dụng lên ngoại lực là lực mà tất cả các vật không thuộc hệ đang xét tác dụng lên hạt.
Định luật biến thiên động lượng của hạt theo (2) hoặc (4) có dạng
Chúng ta hãy cộng từng số hạng của phương trình (7) cho tất cả các hạt của hệ. Khi đó ở vế trái, như sau từ (6), chúng ta thu được tốc độ thay đổi
Tổng động lượng của hệ Vì nội lực tương tác giữa các hạt thỏa mãn định luật thứ ba của Newton:
thì khi cộng các phương trình (7) ở vế phải, trong đó nội lực chỉ xảy ra theo cặp, tổng của chúng sẽ bằng 0. Kết quả là chúng tôi nhận được
Tốc độ biến thiên của tổng động lượng bằng tổng các ngoại lực tác dụng lên tất cả các hạt.
Chúng ta hãy chú ý đến thực tế là đẳng thức (9) có dạng giống như quy luật biến đổi động lượng của một điểm vật chất và vế phải chỉ bao gồm các ngoại lực. Trong một hệ kín, không có ngoại lực, tổng động lượng P của hệ không thay đổi bất kể nội lực nào tác dụng giữa các hạt.
Tổng động lượng không thay đổi ngay cả trong trường hợp các ngoại lực tác dụng lên hệ tổng cộng bằng 0. Có thể hóa ra tổng các lực bên ngoài chỉ bằng 0 dọc theo một hướng nhất định. Mặc dù hệ vật lý trong trường hợp này không đóng, nhưng thành phần của tổng động lượng dọc theo hướng này, như sau trong công thức (9), vẫn không thay đổi.
Phương trình (9) mô tả toàn bộ hệ thống các điểm vật chất, nhưng đề cập đến một thời điểm nhất định. Từ đó dễ dàng suy ra định luật thay đổi động lượng của hệ trong một khoảng thời gian hữu hạn. Nếu các ngoại lực tác dụng không đổi trong khoảng thời gian này thì từ (9) suy ra.
Nếu các ngoại lực thay đổi theo thời gian thì ở vế phải của (10) sẽ có tổng tích phân theo thời gian của từng ngoại lực:
Do đó, độ biến thiên tổng động lượng của một hệ các hạt tương tác trong một khoảng thời gian nhất định bằng tổng vectơ các xung của các ngoại lực trong khoảng thời gian đó.
So sánh với phương pháp động. Chúng ta hãy so sánh các cách tiếp cận để giải các bài toán cơ học dựa trên phương trình động học và dựa trên định luật bảo toàn động lượng bằng ví dụ đơn giản sau.
Một toa xe lửa có khối lượng đang chuyển động từ một cái bướu, chuyển động với tốc độ không đổi thì va chạm với một toa xe có khối lượng đang đứng yên và bị ghép với nó. Hai xe ô tô chuyển động với tốc độ bao nhiêu?
Chúng ta không biết gì về các lực mà hai ô tô tương tác khi va chạm, ngoại trừ thực tế là, dựa trên định luật thứ ba của Newton, chúng có độ lớn bằng nhau và ngược chiều nhau tại mỗi thời điểm. Với cách tiếp cận năng động, cần chỉ định một số loại mô hình cho sự tương tác của ô tô. Giả định đơn giản nhất có thể là lực tương tác không đổi trong suốt thời gian xảy ra khớp nối. Trong trường hợp này, sử dụng định luật thứ hai Newton cho tốc độ của mỗi ô tô, sau khi bắt đầu ghép nối, chúng ta có thể viết
Rõ ràng, quá trình ghép nối kết thúc khi tốc độ của các ô tô trở nên như nhau. Giả sử điều này xảy ra sau thời gian x, ta có
Từ đây có thể biểu diễn xung lực
Thay thế giá trị này vào bất kỳ công thức nào (11), chẳng hạn như vào công thức thứ hai, chúng ta tìm thấy biểu thức cho tốc độ cuối cùng của ô tô:
Tất nhiên, giả định đưa ra về sự không đổi của lực tương tác giữa các ô tô trong quá trình ghép nối của chúng là rất giả tạo. Việc sử dụng các mô hình thực tế hơn dẫn đến việc tính toán phức tạp hơn. Tuy nhiên, trên thực tế, kết quả về tốc độ cuối cùng của ô tô không phụ thuộc vào kiểu tương tác (tất nhiên, với điều kiện là khi kết thúc quá trình, các ô tô được ghép nối và chuyển động với cùng tốc độ). Cách dễ nhất để xác minh điều này là sử dụng định luật bảo toàn động lượng.
Vì không có ngoại lực theo phương ngang tác dụng lên ô tô nên tổng động lượng của hệ không đổi. Trước khi va chạm, động lượng của ô tô thứ nhất Sau khi ghép, động lượng của các ô tô bằng nhau, ta tìm được ngay.
tất nhiên là trùng khớp với câu trả lời thu được dựa trên cách tiếp cận động. Việc sử dụng định luật bảo toàn động lượng giúp người ta có thể tìm ra câu trả lời cho câu hỏi được đặt ra bằng cách sử dụng các phép tính toán học ít rườm rà hơn và câu trả lời này tổng quát hơn vì không có mô hình tương tác cụ thể nào được sử dụng để thu được nó.
Chúng ta hãy minh họa việc áp dụng định luật bảo toàn động lượng của một hệ bằng ví dụ về một bài toán phức tạp hơn, trong đó việc chọn mô hình cho một nghiệm động vốn đã khó.
Nhiệm vụ
Vụ nổ vỏ. Đạn nổ ở điểm trên cùng của quỹ đạo, nằm ở độ cao so với bề mặt trái đất, thành hai mảnh giống hệt nhau. Sau một thời gian, một trong số chúng rơi xuống đất ngay dưới điểm nổ. Khoảng cách theo phương ngang tính từ thời điểm này mà mảnh thứ hai sẽ bay đi sẽ thay đổi bao nhiêu lần so với khoảng cách mà một quả đạn pháo chưa nổ rơi xuống?
Giải: Trước hết, hãy viết biểu thức cho khoảng cách mà một quả đạn pháo chưa nổ sẽ bay được. Vì tốc độ của đạn ở điểm trên cùng (chúng ta biểu thị nó là hướng theo chiều ngang), nên khoảng cách bằng tích của thời gian rơi từ độ cao không có tốc độ ban đầu, bằng thời gian mà một viên đạn chưa nổ sẽ bay đi. Vì tốc độ của viên đạn ở điểm trên cùng (ta biểu thị nó bằng hướng nằm ngang nên khoảng cách bằng tích của thời gian rơi từ độ cao không có vận tốc ban đầu, bằng vật được coi là một hệ . điểm vật chất:
Việc một viên đạn vỡ thành từng mảnh gần như xảy ra ngay lập tức, tức là các nội lực xé nát nó tác động trong một khoảng thời gian rất ngắn. Rõ ràng là sự thay đổi tốc độ của các mảnh vỡ dưới tác dụng của trọng lực trong một khoảng thời gian ngắn như vậy có thể bỏ qua so với sự thay đổi tốc độ của chúng dưới tác dụng của các nội lực này. Do đó, mặc dù hệ đang xét, nói đúng ra, là không đóng, nhưng chúng ta có thể giả sử rằng tổng động lượng của nó khi viên đạn vỡ ra không đổi.
Từ định luật bảo toàn động lượng người ta có thể nhận biết ngay một số đặc điểm chuyển động của các mảnh vỡ. Động lượng là một đại lượng vectơ. Trước khi vụ nổ xảy ra, nó nằm trong mặt phẳng quỹ đạo của đạn. Vì, như đã nêu trong điều kiện, tốc độ của một trong các mảnh là thẳng đứng, tức là động lượng của nó vẫn nằm trong cùng một mặt phẳng, nên động lượng của mảnh thứ hai cũng nằm trong mặt phẳng này. Điều này có nghĩa là quỹ đạo của mảnh thứ hai sẽ vẫn nằm trong cùng một mặt phẳng.
Hơn nữa, từ định luật bảo toàn thành phần nằm ngang của tổng xung lực, ta suy ra rằng thành phần nằm ngang của vận tốc của mảnh thứ hai bằng nhau vì khối lượng của nó bằng một nửa khối lượng của vật phóng và thành phần nằm ngang của xung lực. của đoạn đầu tiên bằng 0 theo điều kiện. Do đó, phạm vi bay theo phương ngang của mảnh thứ hai là từ
vị trí vết đứt bằng tích của thời gian bay của nó. Làm thế nào để tìm thấy thời gian này?
Để làm điều này, hãy nhớ rằng các thành phần thẳng đứng của xung (và do đó là vận tốc) của các mảnh phải có độ lớn bằng nhau và hướng theo hướng ngược nhau. Rõ ràng, thời gian bay của mảnh thứ hai mà chúng ta quan tâm phụ thuộc vào việc thành phần thẳng đứng của tốc độ của nó hướng lên trên hay hướng xuống tại thời điểm đạn phát nổ (Hình 108).
Cơm. 108. Quỹ đạo của mảnh đạn sau khi nổ vỏ
Điều này dễ dàng tìm ra bằng cách so sánh thời gian rơi thẳng đứng của mảnh thứ nhất cho trong điều kiện với thời gian rơi tự do từ độ cao A. Nếu khi đó vận tốc ban đầu của mảnh thứ nhất hướng xuống và thành phần thẳng đứng của tốc độ của giây hướng lên trên và ngược lại (trường hợp a và trong Hình 108). Ở một góc a so với phương thẳng đứng, một viên đạn bay vào hộp với vận tốc u và gần như ngay lập tức bị mắc kẹt trong cát. Hộp bắt đầu di chuyển và sau đó dừng lại. Hộp di chuyển trong bao lâu? Tỉ số giữa khối lượng viên đạn và khối lượng hộp bằng y. Trong điều kiện nào cái hộp sẽ không chuyển động chút nào?
2. Trong quá trình phân rã phóng xạ của neutron ban đầu ở trạng thái nghỉ, một proton, electron và phản neutrino được hình thành. Động lượng của proton và electron bằng nhau và góc giữa chúng là a. Xác định động lượng của phản neutrino.
Cái gì gọi là động lượng của một hạt và động lượng của một hệ điểm vật chất?
Xây dựng định luật biến thiên động lượng của một hạt và hệ các điểm vật chất.
Cơm. 109. Xác định xung lực từ đồ thị
Tại sao nội lực không được đưa vào quy luật thay đổi động lượng của một hệ một cách rõ ràng?
Trong những trường hợp nào định luật bảo toàn động lượng của hệ có thể áp dụng khi có ngoại lực?
Ưu điểm của việc sử dụng định luật bảo toàn động lượng so với phương pháp động học là gì?
Khi một lực thay đổi tác dụng lên một vật, động lượng của nó được xác định bởi vế phải của công thức (5) - tích phân của khoảng thời gian nó tác dụng. Chúng ta hãy cho một biểu đồ phụ thuộc (Hình 109). Cách xác định xung lực từ biểu đồ này cho từng trường hợp a và
Hãy thực hiện một vài phép biến đổi đơn giản với các công thức. Theo định luật thứ hai của Newton, lực có thể được tìm thấy: F=m*a. Gia tốc được tìm như sau: a=v⁄t. Do đó ta có: F= m*v/t.
Xác định động lượng của vật: công thức
Hóa ra lực được đặc trưng bởi sự thay đổi tích của khối lượng và tốc độ theo thời gian. Nếu chúng ta biểu thị tích này bằng một đại lượng nhất định thì chúng ta sẽ coi sự thay đổi của đại lượng này theo thời gian là đặc tính của lực. Đại lượng này được gọi là động lượng của vật. Động năng của vật được biểu thị bằng công thức:
trong đó p là động lượng của vật, m là khối lượng, v là tốc độ.
Động lượng là một đại lượng vectơ và hướng của nó luôn trùng với hướng của vận tốc. Đơn vị của xung là kilôgam trên mét trên giây (1 kg*m/s).
Xung cơ thể là gì: làm thế nào để hiểu?
Chúng ta hãy cố gắng hiểu một cách đơn giản “trên ngón tay” xung lực cơ thể là gì. Nếu vật đứng yên thì động lượng của nó bằng không. Hợp lý. Nếu tốc độ của cơ thể thay đổi, thì cơ thể sẽ nhận được một xung lực nhất định, đặc trưng cho độ lớn của lực tác dụng lên nó.
Nếu không có tác động nào lên một cơ thể nhưng nó di chuyển với một tốc độ nhất định, tức là có một xung lực nhất định, thì xung lực của nó có nghĩa là cơ thể này có thể có tác động gì khi tương tác với một cơ thể khác.
Công thức xung bao gồm khối lượng của cơ thể và tốc độ của nó. Nghĩa là, vật thể có khối lượng và/hoặc tốc độ càng lớn thì tác động của nó càng lớn. Điều này là rõ ràng từ kinh nghiệm sống.
Để di chuyển một vật có khối lượng nhỏ cần một lực nhỏ. Trọng lượng cơ thể càng lớn thì càng phải nỗ lực nhiều hơn. Điều tương tự cũng áp dụng cho tốc độ truyền vào cơ thể. Trong trường hợp ảnh hưởng của chính cơ thể lên người khác, xung lực cũng cho thấy mức độ mà cơ thể có khả năng tác động lên các cơ thể khác. Giá trị này trực tiếp phụ thuộc vào tốc độ và khối lượng của cơ thể ban đầu.
Xung lực trong quá trình tương tác của cơ thể
Một câu hỏi khác được đặt ra: điều gì sẽ xảy ra với động lượng của một vật khi nó tương tác với một vật khác? Khối lượng của một vật thể không thể thay đổi nếu nó vẫn còn nguyên vẹn, nhưng tốc độ có thể dễ dàng thay đổi. Trong trường hợp này, tốc độ của vật sẽ thay đổi tùy theo khối lượng của nó.
Trên thực tế, rõ ràng là khi các vật thể có khối lượng rất khác nhau va chạm nhau, tốc độ của chúng sẽ thay đổi khác nhau. Nếu một quả bóng đá bay với tốc độ cao va vào một người không chuẩn bị trước, chẳng hạn như một khán giả, thì khán giả đó có thể ngã, tức là nó sẽ đạt được một tốc độ nhỏ nào đó, nhưng chắc chắn sẽ không bay như một quả bóng.
Và tất cả là do khối lượng của người xem lớn hơn khối lượng của quả bóng rất nhiều. Nhưng đồng thời, tổng động lượng của hai vật này sẽ không đổi.
Định luật bảo toàn động lượng: công thức
Đây là định luật bảo toàn động lượng: khi hai vật tương tác với nhau thì tổng động lượng của chúng không đổi. Định luật bảo toàn động lượng chỉ áp dụng trong một hệ kín, tức là trong một hệ không có tác dụng của ngoại lực hoặc tổng tác dụng của chúng bằng không.
Trên thực tế, một hệ thống cơ thể hầu như luôn chịu tác động từ bên ngoài, nhưng xung lực tổng thể, giống như năng lượng, không biến mất vào hư không và không phát sinh từ đâu cả, nó được phân bổ cho tất cả những người tham gia tương tác.