Bài 1. Động lượng và định luật bảo toàn động lượng trang 95, 96, 97, 98, 99 Vật Lí 10 Cánh diều...

Câu hỏi trang 95

Hướng dẫn giải :

Liên hệ thực tế

Lời giải chi tiết :

Đặc điểm của ô tô ảnh hưởng đến hậu quả va chạm là: ô tô có động cơ vượt trội hơn hẳn các xe khác nên vận tốc tối đa của ô tô rất lớn, chính vì vậy người lái xe ô tô thường đi với tốc độ rất lớn và dễ dẫn đến va chạm.

Câu hỏi trang 96

Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức đã học và thực hiện thí nghiệm

Lời giải chi tiết :

Phương án thí nghiệm: Thả các viên bi có cùng kích thước nhưng khối lượng khác nhau xuống một khối đất nặn. Căn cứ vào độ lún của viên bi vào khối đất nặn, ta có thể đánh giá được tác động của viên bi đang chuyển động đối với vật cản là đất nặn

Thực hiện thí nghiệm:

+ Lần lượt thả một viên bi để nó chạm vào đất nặn với các tốc độ khác nhau.

+ Lần lượt thả các viên bi cùng kích thước nhưng có khối lượng khác nhau để chúng chạm vào đất nặn với cùng tốc độ

=> Kết quả:

+ Với cùng một viên bi, tốc độ khi va chạm càng lớn, nó càng lún sâu vào đất nặn

+ Với các viên bi cùng kích thước, viên bi nào khối lượng càng lớn, càng lún sâu vào đất nặn

=> Độ lún sâu vào đất nặn của viên bi phụ thuộc vào cả khối lượng và tốc độ của nó khi va chạm.

Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Hướng dẫn giải :

Vận tốc của vật rơi tự do phụ thuộc vào độ cao: \(v = \sqrt {2gh} \)

Lời giải chi tiết :

Thả viên bi ở độ cao khác nhau thì vận tốc của viên bi sẽ khác nhau khi tiếp xúc với đất nặn.

Luyện tập

Hướng dẫn giải :

Biểu thức tính động lượng: p = m.v

Lời giải chi tiết :

a) Ta có: m = 0,5 kg; v = 20 m/s.

=> Động lượng của hòn đá là: p = m.v = 0,5.20 = 10 (kg.m/s).

b) Ta có: m = 12 000 kg; v = 10 m/s.

=> Động lượng của xe buýt là: p = m.v = 12 000.10 = 1,2.10⁵ (kg.m/s).

c) Ta có: m = 9,1.10 ^-31 kg; v = 2,0.10⁷ m/s.

=> Động lượng của electron là: p = m.v = 9,1.10 ^-31 . 2,0.10⁷ = 1,82.10^-23 (kg.m/s)

Câu hỏi trang 97

Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Lời giải chi tiết :

Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Hướng dẫn giải :

Biểu thức tính động lượng: p = m.v

Lời giải chi tiết :

Chọn chiều dương là chiều từ trái sang phải

+ Trước khi va chạm: v₁ = 2 m/s; v₂ = 3 m/s

=> Động lượng của vật trước va chạm: p = m.v₁ – m.v₂ = m.(v₁ – v₂ ) = 1.(-1) = -1 (kg.m/s)

+ Sau va chạm: \(v_1′ = 2\) m/s; \(v_2′ = 1\) m/s

=> Động lượng của vật sau va chạm: \(p = m.( - v_1′ + v_2′) = 1.( - 1) =  - 1(kg.m/s)\)

=> Động lượng trước va chạm = Động lượng sau va chạm

=> Kết luận: Trong quá trình chuyển động của vật, động lượng được bảo toàn

Câu hỏi trang 98

Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Hướng dẫn giải :

Định luật bảo toàn động lượng: \(\sum {\overrightarrow {{p_{tr}}}  = \sum {\overrightarrow {{p_s}} } } \)

Lời giải chi tiết :

Gọi xe 1 có khối lượng, vận tốc trước va chạm, vận tốc sau va chạm là m₁ , v₁ , v’₁

Xe 2 có khối lượng, vận tốc trước va chạm, vận tốc sau va chạm là m₂ , v₂ , v’₂

Giả sử xe 1 có tốc độ va chạm với xe 2 đang đứng yên

=> v₂ = 0

Sau va chạm hai xe dính vào nhau, nên ta có \(v_1′ = v_2′ = {v’}\)

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của xe 1

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

\(\overrightarrow {{p_1}}  + \overrightarrow {{p_2}}  = \overrightarrow {p_1′}  + \overrightarrow {p_2′} \)

\( \Leftrightarrow {m_1}.\overrightarrow {{v_1}}  + {m_2}.\overrightarrow {{v_2}}  = ({m_1} + {m_2}).\overrightarrow {{v’}} \)     (1)

Chiếu (1) lên chiều dương, ta có: \({m_1}.{v_1} + {m_2}.{v_2} = ({m_1} + {m_2}).{v’}\)

Do v₂ = 0 \( \Rightarrow {v’} = \frac{{{m_1}.{v_1}}}{{{m_1} + {m_2}}}\)

Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Hướng dẫn giải :

Biểu thức tính động lượng: p = m.v

Lời giải chi tiết :

Động lượng của các xe trước va chạm:

+ Xe 1: \({p_1} = {m_1}.{v_1} = 0,245.0,542 \approx 0,133(kg.m/s)\)

+ Xe 2: \({p_2} = {m_2}.{v_2} = 0\)(do xe 2 đứng yên nên v₂ = 0)

=> Động lượng của hệ trước va chạm là: p = 0,133 kg.m/s

Động lượng của các xe sau va chạm

+ Xe 1: \(p_1′ = {m_1}.v_1′ = 0,245.0,269 \approx 0,066(kg.m/s)\)

+ Xe 2: \(p_2′ = {m_2}.v_2′ = 0,245.0,269 \approx 0,066(kg.m/s)\)

=> Động lượng của hệ sau va chạm là: p’ = 0,132 kg.m/s

=> Động lượng của hệ trước và sau va chạm gần như bằng nhau

=> Định luật bảo toàn động lượng được nghiệm đúng.

Quan sát, trả lời câu hỏi và thảo luận

Lời giải chi tiết :

Trong một hệ kín, nếu có một phần của hệ chuyển động theo một hướng, theo định luật bảo toàn động lượng, phần còn lại của hệ phải chuyển động theo hướng ngược lại.

Khi quả pháo hoa được bắn thẳng đứng lên cao và phát nổ đúng khi tới điểm cao nhất. Ta thấy các mảnh pháo hoa cháy rực rỡ nhiều màu và bay ra theo mọi hướng, mỗi mảnh nhỏ đều có động lượng, luôn có mảnh khác tương ứng chuyển động theo hướng ngược lại. Nên điều này không mẫu thuẫn với định luật bảo toàn động lượng.

Câu hỏi trang 99

Vận dụng: Một quả bóng bay theo phương ngang tới va chạm vào tường thẳng đứng với cùng vận tốc ở hai lần khác nhau. Lần thứ nhất, quả bóng bị nảy ngược lại cùng tốc độ ngay trước khi va chạm vào tường. Lần thứ hai, quả bóng bay tới và bị dính vào tường.

Hướng dẫn giải :

Biểu thức tính động lượng: p = m.v

Lời giải chi tiết :

Độ thay đổi động lượng: \(\Delta p = \left| {{p_s} - {p_{tr}}} \right|\)

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của bóng khi va chạm vào tường.

+ Lần thứ nhất: \(\Delta p = \left| {{p_s} - {p_{tr}}} \right| = \left| { - mv - mv} \right| = 2mv\)

+ Lần thứ hai: \(\Delta p = \left| {{p_s} - {p_{tr}}} \right| = \left| {0 - mv} \right| = mv\)

=> Trong lần thứ nhất, quả bóng có độ thay đổi động lượng lớn hơn.

Hướng dẫn giải :

Độ biến thiên động lượng của một vật trong một khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó: \(\Delta \overrightarrow p  = \overrightarrow F .\Delta t\)

Lời giải chi tiết :

+ Nếu khoảng thời gian biến đổi động lượng của quả bóng trong hai lần là bằng nhau, thì ta có lực trung bình tỉ lệ thuận với độ biến thiên động lượng.

+ Độ biến thiên động lượng trong lần thứ nhất lớn hơn độ biến thiên động lượng trong lần thứ hai nên lực trung bình của quả bóng trong lần thứ nhất lớn hơn lực trung bình của quả bóng tác dụng lên tường lần thứ hai.

Hướng dẫn giải :

Định luật bảo toàn động lượng: \(\sum {\overrightarrow {{p_{tr}}}  = \sum {\overrightarrow {{p_s}} } } \)

Lời giải chi tiết :

+ Lần thứ nhất: động lượng của quả bóng được bảo toàn.

+ Lần thứ hai: động lượng của quả bóng không được bảo toàn.

Vận dụng

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết :

Một chiếc xe ô tô đồ chơi chạy bằng phản lực.

Để làm chiếc ô tô này bạn cần chuẩn bị:

- Một bìa giấy vuông cứng

- Ống hút

- Nắp chai to màu trắng, nắp chai nhỏ màu xanh

- Bóng bay

- Que gỗ nhỏ, dài

- Băng dính to

- Kéo cắt

Bước 1: Lấy bìa giấy cứng làm thân xe. Đục một lỗ chính giữa các nắp chai.

Bước 2: Lấy que tre dài cho nắp chai màu trắng vào một đầu để làm bánh xe.

Bước 3: Cắt một đoạn ống hút có chiều dài bằng chiều rộng tờ giấy cứng, dùng băng dính cố định lên thân xe rồi đưa que tre qua ống hút, sau đó gắn một nắp chai màu trắng vào đầu còn lại làm bánh xe sau. Tương tự như vậy làm bánh xe trước với hai nắp màu xanh.

Bước 4: Nối một đầu ống hút vào đầu quả bóng , dùng băng dính dán lại cho thật chặt rồi để vào dọc chính giữa xe để cố định lại.

Bước 5: Thổi bóng bay rồi cho khí xì ra ngoài, làm xe chuyển động ngược lại với chiều khí phụt ra.