Bt chuong 7 dong luong

Chương ĐỘNG LƯỢNG I Tóm tắt lý thuyết Động lượng - Đại lượng đặc trưng cho khả truyền chuyển động vật lên vật khác thông qua tương tác chúng gọi động lượng - Động lượng vật đại lượng đo tích khối lượng vận tốc vật ⃗p=m ⃗v Trong hệ SI, đơn vị động lượng kg.m/s Lưu ý: - Động lượng đại lượng vectơ có hướng với hướng vận tốc - Động lượng phụ thuộc vào hệ quy chiếu - Vectơ động lượng nhiều vật tổng vectơ động lượng vật Hệ kín (Hệ lập) Một hệ xem hệ kín hệ khơng có tương tác với vật bên ngồi hệ Ngoài ra, tương tác vật bên ngồi hệ lên hệ bị triệt tiêu khơng đáng kể so với tương tác thành phần hệ, hệ xem gần hệ kín Định luật bảo tồn động lượng Một hệ nhiều vật coi lập khơng có ngoại lực tác dụng lên hệ có ngoại lực cân Trong hệ cô lập, chi có nội lực tương tác vật ⃗p1 +⃗p2+ ⃗p 3+ + ⃗p n=⃗p ' +⃗p' +⃗p ' + + ⃗p ' n Cách phát biểu khác định luật Newton Lực tác dụng lên vật tốc độ thay đổi động lượng vật Δ ⃗p ⃗ F= Δt Lưu ý: - Nếu vật chịu tác dụng nhiều lực ⃗ F hợp lực tác dụng lên vật - Δ ⃗p =⃗ F Δt : Độ biến thiên động lượng vật xung lượng lực tác dụng lên vật Trong đó, tích ⃗ F Δt gọi xung lượng lực (xung lực) - Theo định luật II Newton ta có: m ⃗a= ⃗ F hay m ⃗v 2−⃗v1 =⃗ F ⇒ m ⃗v 2−m ⃗v 1=⃗ F Δt Δt - Vậy độ biến thiên động lượng vật khoảng thời gian xung F Δt ( N s ) lượng tổng lực tác dụng lên vật khoảng thời gian đó: Δ ⃗p =⃗ Ứng dụng định luật bảo toàn động lượng: Va chạm đàn hồi: Va chạm mềm: Chuyển động phản lực: Động hệ sau va Động hệ sau va ⃗ =⃗0 chạm động hệ chạm nhỏ động m ⃗v + M V trước va chạm hệ trước va chạm ⃗ −m m ⃗v 1+ m2 ⃗v ¿ m ⃗v ' 1+ m2 ⃗v ' m ⃗v 1+ m2 ⃗v ⃗ ¿ ( m1 +m2 ) V ⃗= ⇒V m ⃗v +m ⃗v m +m ⇒V = M ⃗v m ⃗v 1và m2 ⃗v động lượng vật vật trước tương tác m1 ⃗v ' m2 ⃗v ' động lượng vật vật sau tương tác II Bài tập ơn luyện lí thuyết Câu 1: Chọn từ thích hợp điền vào chỗ trống a Đại lượng đặc trưng cho khả ………………… vật lên vật khác thông qua tương tác chúng gọi động lượng b Động lượng đại lượng …………… có hướng …………… với hướng vận tốc c Vectơ động lượng nhiều vật ……………… động lượng vật d Một hệ xem hệ kín hệ ……………… với vật bên hệ e Trong hệ lập, có ……………… tương tác vật f Vậy độ biến thiên động lượng vật khoảng thời gian …………………… tổng ………… tác dụng lên vật khoảng thời gian Lời giải: a truyền chuyển động b vectơ; c tổng vectơ d khơng có tương tác e nội lực f xung lượng; lực Câu 2: Hãy nối câu cột A với cột B cho phù hợp nghĩa CỘT A CỘT B Động lượng vật đại lượng động hệ sau va chạm nhỏ động hệ trước va chạm Một hệ nhiều vật coi cô lập tốc độ thay đổi động lượng vật Lực tác dụng lên vật khơng có ngoại lực tác dụng lên hệ có ngoại lực cân Va chạm đàn hồi đo tích khối lượng vận tốc vật động hệ sau va chạm động hệ trước va chạm Va chạm mềm Lời giải: - d; - c; - b; 4e; - a III Bài tập phân dạng Dạng 1: VẬN DỤNG ĐỘNG LƯỢNG VÀ CÁCH PHÁT BIỂU KHÁC CỦA ĐỊNH LUẬT NEWTON A BÀI TẬP TỰ LUẬN Câu Từ thí nghiệm hình 18.2: Dự đốn độ dịch chuyển khúc gỗ trường hợp cho biết độ dịch chuyển phụ thuộc vào yếu tố viên bi Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng  Lời giải: Độ dịch chuyển khúc gỗ trường hợp cho biết độ dịch chuyển phụ thuộc vào yếu tố : vận tốc khối lượng viên bi Câu 2: Cho ví dụ để giải thích động lượng vật lại phụ thuộc vào hệ quy chiếu  Lời giải: Ta có động lượng đại lượng vecto hướng với vận tốc Vận tốc kết phép chia độ dịch chuyển thời gian di chuyển Mà độ dịch chuyển lại phụ thuộc vào hệ quy chiếu Từ động lượng phụ thuộc vào hệ quy chiếu.vd: Một người ngồi tàu bắt đầu khởi hành  Nếu ta chọn hệ quy chiếu gắn liền với toa tàu độ dịch chuyển người => vận tốc => động lượng  Nếu ta chọn hệ quy chiếu gắn với nhà ga độ dịch chuyển người lớn => vận tốc lớn => động lượng lớn Câu 3: Làm để xác định lực tương tác giưa hai vật va chạm biết động lượng vật trước sau tương tác Trong trình va chạm (Hình 19.1), động hệ có bảo tồn hay khơng? Ngồi ra, kiến thức động lượng vận dụng thực tiễn nào?  Lời giải: Trong q trình va chạm động lượng khơng bảo tồn, phần lượng chuyển hóa thành nhiệt năng, lượng âm thanh, ⃗ ⃗ p F t Câu 4: Chứng minh công thức (19.1):  Lời giải: ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗  p  p  p  m ( v  v )  m  v 2 Ta có: ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ v p  F m.a m  t t Câu 5: Đưa phương án kép tờ giấy khỏi cốc nước cho cốc nước khơng bị đổ Giải thích làm thí nghiệm kiểm chứng  Lời giải: Phương án: cầm đầu tờ giấy, giật thật nhanh, dứt khoát, đảm bảo tờ giấy kéo theo phương song song với bề mặt nằm ngang Giải thích: ta kéo tờ giấy thật nhanh tờ giấy bị thay đổi trạng thái chuyển động khoảng thời gian ngắn, cốc nước có qn tính, giữ nguyên trạng thái chuyển động đứng yên, nên cốc nước không bị đổ Câu 6: Một giải pháp cứu hộ người dân vụ tai nạn hỏa hoạn nhà cao tầng sử dụng đệm Đệm đặt vị trí thích hợp để người bị nạn nhảy xuống an tồn ( Hình 19.3) Thảo luận để trình bày vai trò đệm  Lời giải: Đệm có vai trị tăng thời gian thay đổi động lượng người, từ lực F nhỏ hơn, người chịu tổn thương Câu 7: Ngoài việc bảo vệ cho đối phương, việc mang găng tay có bảo vệ cho thân võ sĩ hay khơng?  Lời giải: Ngoài việc bảo vệ cho đối phương, việc mang găng tay có bảo vệ cho thân võ sĩ: Các võ sĩ ln có phản xạ dịch chuyển theo cú đấm" đối thủ nhằm tăng thời gian tương tác cú đấm, từ làm giảm độ lớn lực tương tác giảm thiểu khả chấn thương cho thân Câu 8: Phân tích ứng dụng kiến thức động lượng việc thiết kế đai an toàn túi khí tơ  Lời giải: F P t Ta có: Đai an tồn túi khí nhằm tăng thời gian va chạm tài xế với vật dụng xe từ 10 đến 100 lần Điều dẫn đến giảm đáng kể độ lớn lực tác dụng lên tài xế giảm thiểu khả chấn thương tài xế Câu 9: Quan sát Hình 19.10, dựa vào kiến thức động lượng để: a/ Giải thích mọt chim nhỏ lại gây cố lớn cho máy bay vết lõm Hình 19,10a cố ngày 30/9/2015 gần sân bay Nội Bài, Hà Nội b/ Phân tích định tính chế chuyển động tên lửa ( Hình 19.10b) c/ Giải thích bãi cát giúp làm giảm chấn thương cho vận động viên tiếp đất ( Hình 19.10 c)  Lời giải: a/ Máy bay bay với vận tốc lớn, đồng thời chim bay theo chiều ngược lại đâm thẳng vào máy bay Sự va chạm khoảng thời gian ngắn, lực tác dụng chim vào máy bay lớn, dẫn đên vết lõm lớn máy bay b/ Tên lửa chuyển động nhờ vào lực đẩy khí Khi đoạn đường cho rời bỏ phận phía sau để tạo lực đẩy tiến phía trước theo ngun tắc bảo tồn động lượng c) Bãi cát giúp tăng lực ma sát, kéo dài thời gian vận động tiếp đất, từ làm giảm lực tiếp đất, giúp giảm chấn thương Câu 10: Hãy tính độ lớn số hệ sau: a/ Một electron khối lượng 9,1.10-31 kg chuyển động với tốc độ 2,2.106 m/s b/ Một viên đạn có khối lượng 20g bay với tốc độ 250 m/s c/ Một xe đua thể thức (F1) chạy với tốc độ 326 km/h Biết tỏng khối lượng xe tài xế khoảng 750 kg d/ Trái Đất chuyển động quỹ đạo quanh mặt trời với tốc độ 2,98.10 4m/s Biết khối lượng Trái Đất 5,972 1024 kg  Lời giải: a/ P=m.v = 9,1.10-31 kg 2,2.106 m/s =2,002.10-24 kg.m/s b/ P=m.v =20.10-3kg 250 m/s = kg.m/s c/ P=m.v = 90,65 m/s 750 kg = 67987,5 kg.m/s d/ P=m.v =2,98.104m/s 5,972 1024 kg = 1,78.1029 kg.m/s Câu 11: Tính độ lớn động lượng trường hợp sau: a) Một xe buýt khối lượng chuyển động với tốc độ 72 km/h b) Một đá khối lượng 500g chuyển động với tốc độ 10 m/s  31 c) Một electron chuyển động với tốc độ 2.107 m/s Biết khối lượng electron 9,1.10 kg d) Một viên đạn khối lượng 20g bay với tốc độ 250 m/s e) Trái Đất chuyển động quỹ đạo quanh Mặt trời với tốc độ 2,98.10 m/s Biết khối lượng Trái Đất 5,972.1024 kg  Lời giải: a) Đổi: m 3 = 3000 kg, v 72km / h 20m / s - Độ lớn động lượng xe buýt: p mv 3000.20 60000kg.m / s b) Đổi: m 500 g 0,5kg - Độ lớn động lượng đá: p mv 0,5.10 5kg m / s  31  23 c) Độ lớn động lượng electron: p mv 2.10 9,1.10 1,82.10 kg.m / s d) Đổi: m 20 g 0, 02kg - Độ lớn động lượng viên đạn: p mv 0, 02.250 5kg.m / s 24 29 e) Độ lớn động lượng Trái Đất: p mv 5,972.10 2,98.10 1, 779656.10 kg.m / s Câu 12: Một xe tải có khối lượng 1,5 chuyển động với vận tốc 36 km/h tơ có khối lượng 750kg chuyển động ngược chiều với vận tốc 54 km/h So sánh động lượng hai xe  Lời giải: - Đổi: 36 km/h = 10 m/s; 54 km/h = 15 m/s; 1,5 = 1500 kg - Chọn chiều dương chiều chuyển động xe tải ⃗ ⃗ m , v ; m ; v 1 2 khối lượng vận tốc xe tải ô tô - Gọi - Động lượng xe tải ô tô là: ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ p1 m1v1 ; p2 m2v2 - Chiếu lên chiều dương, ta có: p1 m1v1 1500.10 15000kg m / s p2 m2v2 750   15   11250kg m / s - Xe tải có độ lớn động lương lớn xe ô tô, động lượng hai xe phương ngược chiều Câu 13: So sánh động lượng xe A xe B Biết xe A có khối lượng 1000 kg vận tốc 60 km/h; xe B có khối lượng 2000 kg vận tốc 30 km/h  Lời giải: - Đổi 60km / h  50 m/s , 30km / h 10m / s 50 16666, kg.m / s - Động lượng xe A: pB mB vB 2000.10 20000kg m / s p A mAvA 1000 - Động lượng xe B: Câu 14: Một máy bay có khối lượng 160 000 kg, bay với vận tốc 870 km/h Tính động lượng máy bay Trả lời - Đổi 870km / h  725 m/s p m.v 160000 725 38666666kg m / s - Động lượng máy bay: Câu 15: Một ô tô khối lượng chuyển động với tốc độ 60 km/h xe tải có khối lượng chuyển động với tốc độ 10 m/s Tính tỉ số độ lớn động lượng hai xe  Lời giải: - Đổi = 1000 kg, = 2000 kg; 60km / h  50 m/s 50 1000 p1 m1v1 5   - Tỉ số độ lớn động lượng hai xe: p2 m2 v2 2000.10 Câu 16: Một ô tô khối lượng khởi hành từ trạng thái nghỉ có gia tốc khơng đổi m/s Tính động lượng ô tô sau quãng đường 50 m  Lời giải: - Vận tốc ô tô sau quãng đường 50m là: - v  v02 2.a.S  v  2.a.S  2.1.1000 20 5m / s - Động lượng ô tô: p mv 1000.20 20000 5kg.m / s Câu 17: Một võ sĩ Karate dùng tay để chặt gãy gỗ Hình 19P.2 Hãy xác định lực trùng bình tay tác dụng lên gỗ Lấy khối lượng bàn tay phần cánh tay 1kg, tốc độ cánh tay trước chạm vào gỗ 19 m/s, thời gian tương tác 2.10  Lời giải: Ta có F P t  F m.v 1.10  5000( N ) t (2.10  ) Vậy lực võ sĩ dùng tay để chặt gãy gỗ 5000 (N) Câu 18 Một xạ thủ bắn tia từ xa với viên đạn có khối lượng 20g, viên đạn bay gân chạm tường có vận tốc 600 (m/s), sau xuyên thủng tường vận tốc viên đạn cịn 200 (m/s) Tính độ biến thiên động lượng viên đạn lực cản trung bình mà tường tác dụng lên viên đạn biết thời gian đạn xuyên qua tường 10−3 (s)  Lời giải: + Chọn chiều dương chiều chuyển động viên đạn + Độ biến thiên động lượng viên đạn là: p m.v  m.v1 0,02  200  600    kg.m / s  p F.t  F  p 8  3 t 10 =−8000 (N) Áp dụng công thức: Câu 19 Một người khối lượng 60kg thả rơi tự từ cầu nhảy độ cao 4,5 m xuống nước sau chạm mặt nước 0,5s dừng chuyển động.Tìm lực cản mà nước tác dụng lên người Lấy g = 10m/s2  Lời giải: v  2.g.s  2.10.4,5 3 10  m / s  Vận tốc rơi tự vật đến mặt nước: Lực cản nước tác dụng lên học sinh p F.t  F  m.0  mv  60.3 10   1138, 42 N t 0,5 Áp dụng công thức: Câu 20 Một vật có khối lượng l,5kg thả rơi tự xuống đất thời gian 0,5s Độ biến thiên động lượng vật khoảng thời gian bao nhiêu? Lấy g = 10m/s2  Lời giải: ⃗ ⃗  p F.t + Áp dụng công thức: + Ta có độ lớn: p F.t mg.t = 1,5.10.0,5 = 7,5(kg.m/s) Câu 21 Một bóng có khối lượng 500g bay với vận tốc 10 (m/s) va vào mặt sàn nằm ngang theo hướng nghiêng góc α so với mặt sàn, bóng nảy lên với vận tốc 10 (m/s) theo hướng nghiêng với mặt sàn góc α Tìm độ biến thiên động lượng bóng lực trung bình sàn tác dụng lên bóng, biết thời gian va chạm 0,ls Xét trường hợp sau: a α = 30° b α = 90°  Lời giải: + Chọn chiều dương hình vẽ theo ra: v1 v v 10  m / s  (m/s) ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗  p  p  p  mv  mv 2 + Độ biến thiên động lượng: + Chiếu lên chiều dương  p  mv2 sin   mv1 sin   2mvsin  + Lực trung bình sàn tác dụng lên bóng: p p F.t  F  t a Với α = 300 p  2mv sin   2.0,5.10.sin 30   kg.m / s  Ta có: p  F    50N t 0,1 + Lực trung bình sàn tác dụng lên bóng: b Với α = 900 p  2mvsin   2.0,5.10.sin 900  10  kg.m / s  F p  10   100N t 0,1 + Lực trung bình sàn tác dụng lên bóng: Câu 22 Cho bình chứa khơng khí, phân tử khí có khối lượng 4,65.10 −26kg bay với vận tốc 600m/s va chạm vng góc với thành bình bật trở lại với vận tốc cũ Tính xung lượng lực tác dụng vào thành bình  Lời giải: v v v 600m / s + Theo ta có: + Chọn chiều dương chiều chuyển động phần tử khí trước chạm vào thành bình ta ⃗ ⃗  p F.t có: F.t  m.v  mv1  2mv + Chiếu theo chiều dương:  F.t  2.4, 65.10 26.600  5,58.10  23  N.s  Câu 23 Một đồn tầu có khối lượng 10 chuyển động đường ray nằm ngang với vận tốc 54km/h, người lái tầu nhìn tò xa thấy chướng ngại vật, liền hãm phanh Tính độ lớn lực hãm để tàu dừng lại sau 10 giây  Lời giải: + Ta có tàu dừng lại: v 0m / s; v1 54 km / s 15m / s + Độ biến thiên động lượng: p p  p1  mv1  10.000.15  150000N p F.t  F   150000  15000  N  10 + Lực hãm để tàu dừng lại sau 10s: Câu 24 Một học sinh THPT Đào Duy Từ đá bóng có khối lượng 400g bay vói vận tốc m/s đập vng góc với tường bóng bật trở lại với vận tốc tương tự Xác định độ biến thiên động lượng lực tác dụng tường lên bóng biết thời gian va chạm 0,ls Nếu học sinh đá bóng theo phương hợp với tường góc 60° bóng bật với góc tương tự lực tác dụng thay đổi nào?  Lời giải: Chọn chiều dương chiều chuyển động bóng trước lúc va chạm với tường theo v = v2 = v = 8(m/s) ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗  p  p  p  mv  mv 2 Độ biến thiên động lượng: + Chiếu lên chiều dương: p  mv  mv1  2mv  2.0, 4.8  6,  kg.m / s  + Lực trung bình tường tác dụng lên bóng: p  6, p F.t  F    64 N t 0,1 Nếu học sinh đá bóng theo phương hợp với tường góc 60° bóng bật với góc ⃗ tương ⃗ ⃗ tự thì⃗ Chọn⃗ chiều dương hình vẽ Độ biến thiên động lượng:  p p  p1 mv  mv1 p  mv sin   mv1 sin   2mvsin  Chiếu lên chiều dương:  p = −2.0,4.8.sin 60° = −3,2(kgm/s) p F.t  F  p  3,   32  N  t 0,1 Lực trung bình sàn tác dụng lên bóng: Câu 25: Một bóng có khối lượng 300g va chạm vào tường theo phương vng góc nảy ngược trở lại với tốc độ Vận tốc vật trước va chạm m/s Xác định độ biến thiên động lượng bóng  Lời⃗giải: ⃗ - Gọi p động lượng bóng trước va chạm, p động lượng bóng sau va chạm - Độ biến thiên động lượng: ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ p  p2  p1   p     p   p - Chọn chiều (+) hình vẽ: ⃗ ⃗ v v - Vì ngược hướng, nên: p m1v2  m2 v1 0,3.5  0,3.( 5) 3kg.m / s Câu 26: Một bóng golf có khối lượng 46 g nằm yên, sau cú đánh bóng bay lên với tốc độ 70 m/s Tính xung lượng lực độ lớn trung bình lực tác dụng vào bóng Biết thời gian tác 0,5.10-3 s  Lời giải: - Đổi 46 g 0, 046kg - Xung lượng lực độ biến thiên động năng: p mv2  mv1 0  0,046.70 3, 22 N s 3 - Độ lớn trung bình lực tác dụng vào bóng thời gian 0,5.10 s là: F t p  F  p 3, 22  6440 N t 0,5.10 Câu 27: Một bida khối lượng 0,35 kg va chạm vng góc vào mặt bên mặt bàn bida bật vng góc Tốc độ trước va chạm 2,8 m/s tốc độ sau va chạm 2,5 m/s Tính độ thay đổi động lượng bida  Lời giải: - Chọn chiều dương chiều chuyển động bida sau bật ⃗ ⃗ ⃗  p  p2  p1 - Độ biến thiên động lượng: p mv2  mv1 0,35.2,5  0,35.(  2,8) 1,855kg.m / s - Chiếu lên chiều dương: Câu 28: Một bóng golf có khối lượng 0,046 kg Vận tốc bóng sau rời khỏi gậy golf 50 m/s Gậy đánh golf tiếp xúc với bóng thời gian 1,3 ms Tính lực trung bình gậy đánh gofl tác dụng lên bóng  Lời giải: - Độ biến thiên động lượng xung lượng lực: F t p  F  p 0, 046.50   1769 N t 1,3.10 Câu 29: Một xe tải khối lượng chuyển động đường ray nằm ngang với vận tốc không đổi 72 km/h Người lái xe bắt đầu hãm phanh để xe dừng hẳn Tính lực hãm trung bình xe dừng lại sau: a) phút 40 giây b) 10 giây  Lời giải: - Chọn chiều dương chiều chuyển động xe: - Độ biến thiên động lượng xe xung lượng lực hãm a) Xe dừng sau phút 40 giây ( 100 s) - Lực hãm trung bình xe: b) Xe dừng sau 10 giây Fh t p  Fh  p t Fh  p  5000.20   1000 N t 100 Fh  p  5000.20   10000 N t 10 - Lực hãm trung bình xe: - Dấu “-“ kết cho biết lực hãm có chiều ngược với chiều chuyển động xe Câu 30: Một bóng khối lượng m = 0,2 kg đập vng góc vào tường với tốc dộ v1 5m / s bật ngược trở lại với tốc độ v2 4m / s Tính a) Độ biến thiên động lượng bóng b) Lực trung bình tác dụng lên tường, biết thời gian va chạm 0,7 s  Lời giải: - Chọn chiều dương theo chiều chuyển động bóng sau bật ngược trở lại 10