Bài 5 động lượng, xung lượng và va chạm

BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT VẬT LÝ ĐẠI HỌC Bài 5: Động lượng, xung lượng va chạm Giảng viên: ĐẶNG THỊ MINH HUỆ CHƯƠNG ĐỘNG LƯỢNG, XUNG LƯỢNG VÀ VA CHẠM ? Trong lúc thi đấu , trường hợp làm cầu thủ đau hai trường hợp sau: - Va chạm với cầu thủ nhẹ cân chạy nhanh - Va chạm với cầu thủ nặng cân gấp hai lần cầu thủ nhẹ lại chạy chậm với tốc độ nửa tốc độ cầu thủ nhẹ NỘI DUNG CHÍNH (Chương 8: 8.1 đến 8.6) 5.1 Động lượng, xung lượng Bảo toàn động lượng 5.2 Va chạm Các loại va chạm 5.3 Khối tâm 5.1Động lượng, xung lượng bảo toàn động lượng Động lượng ĐN: động lượng chất điểm đại lượng véc tơ đo tích khối lượng vận tốc vật    BT: p = mv (8.2)  YN: đặc trưng cho khả truyền c/đg vật (c/điểm) cho vật khác va chạm Hoặc: động lượng đại lượng đặc trưng cho vật mặt động lực học  ĐV: (kg.m/s) NX: + rõ ràng ta viết lại định luật II NTơn sau:    dp = ma ≡ Fhl dt    + Động lượng hệ: (8.3)   p he = p + p + p n = ∑ pi i Xung lượng, định lý xung - động lượng t2    Từ BT (8.3) ta có: dp = Fhl dt → ∫ dp =   p2 − p1 = t2 ∫ t2  ∫ Fhl dt t1  Fhl dt t1 (8.6) t1 Tích phân vế phải (8.6) gọi xung lượng  hợp lực khoảng thời gian ∆t = t − t1 Kí hiệu J Vậy:  BT xung lượng:  J = t2  ∫ Fhl dt t1  YN: đặc trưng cho tác dụng hợp lực khoảng thời gian tác dụng ∆t = t − t.1 b) Định lý Xung - động lượng PB: Độ biến thiên động lượng chất điểm khoảng thời gian xung lượng hợp lực tác dụng lên chất điểm khoảng thời gian đó:   p2 − p1 = Chú ý: t2   ∫ Fhl dt = J t1  Tất công thức hệ quy chiếu quán tính cho chất điểm  Chỉ hợp lực t/d lên c/điểm khơng đổi :   J = Fhl (t − t1 )   Nếu hợp lực thay đổi ta lấy hợp lực tb:  J = Fav ∆t Bảo toàn động lượng  Định luật bảo toàn động lượng:  PB: “Động lượng hệ (hoặc vật) bảo toàn hợp lực tác dụng lên hệ (vật) không ”:      p = p1 + p2 + pn = ∑ pi = Const   ⇔ Fhl ≡ Fngluc = i  Phạm vi: Chỉ áp dụng hệ QCQT  Chú ý: + bảo toàn động lượng bảo toàn phương, chiều độ lớn   + phân biệt hệ kín hệ có Fhl ≡ Fngluc = Hệ kín (hệ lập): hệ không chịu tác dụng ngoại lực ( GV Nhắc lại k/n nội lực, ngoại lực…) Lưu ý: + Nếu thời gian xảy biến cố nhỏ ( ∆t ; dt ; ) ta coi động lượng c/đ hệ bảo toàn ( VD trước sau đạn nổ thành mảnh)  + Có thể Fhl ≠ hình chiếu hợp lực lên phương khơng động lượng theo phương bảo tồn VD….Fhl/x = Px = hang so 5.2 Va chạm, loại va chạm Va chạm loại tương tác trực tiếp hai vật Có hai loại va chạm: va chạm đàn hồi va chạm không đàn hồi  Đặc điểm chung: hệ gồm hai vật va chạm với ln có động lượng hệ bảo toàn theo phương va chạm độ lớn hợp lực tác dụng lên hệ khơng có bảo tồn động lượng hệ Va chạm đàn hồi  Là loại va chạm mà tổng động hệ trước sau va chạm không đổi  Đặc điểm: động lượng động hệ bảo tồn Va chạm khơng đàn hồi  Là loại va chạm mà tổng động hệ trước va chạm lớn động hệ sau va chạm  Đặc điểm: động lượng hệ bảo toàn động ko bảo toàn Va chạm không đàn hồi   Va chạm không đàn hồi  Là v/ch mà động hệ sau va chạm nhỏ động trước va chạm  Đặc điểm: có động lượng hệ phương va chạm bảo toàn  Chú ý: Va chạm mềm (hình b) trường hợp va chạm khơng đàn hồi, cịn gọi va chạm hồn tồn khơng đàn hồi VD 8.7; 8.8 Hình 8.13 Lưu ý dạng BT sử dụng định luật bảo toàn BTĐL 5.3 Khối tâm  ĐN: Hệ gồm n chất điểm có khối lượng vị trí   m1, m2 ….mn ; r1 , rn có khối tâm điểm xác định véc tơ vị trí:  rcm Hay:     mi ri m1r1 + m2 r2 + m3 r3 + Σ i = = m1 + m2 + m3 + Σ mi i m1 x1 + m2 x2 + m3 x3 + Σi mi xi xcm = = m1 + m2 + m3 Σ mi i ycm m1 y1 + m2 y2 + m3 y3 + Σi mi yi = = m1 + m2 + m3 Σ mi i (8.29)  Chuyển động khối tâm:     m1v1 + m2 v2 + m3v3 + vcm = m1 + m2 + m3 +      Mv cm = m1v1 + m v + m3 v3 + = P (8.31) (8.32) (Động lượng toàn phần hệ tổng khối lượng hệ nhân với vận tốc khối tâm hệ)     Macm = m1a1 + m2 a2 + = Fhl   ∑ Fext = Ma cm (8.33) (8.34) KL: + Khối tâm hệ c/đg chất điểm có khối lượng tổng khối lượng hệ chịu tác dụng lực hợp lực (chính tổng ngoại lực) tác dụng lên hệ + Ta coi c/đg hệ c/đg chất điểm có khối lượng k/lg hệ đặt khối tâm hệ + Vị trí khối tâm hệ khơng thiết phải thuộc thể tích giới hạn hệ; hệ có tính đối xứng vị trí khối tâm = tâm đối xứng hệ (hoặc vật)  ∑ Fext = → +Chú ý: Nếu không đổi   P P = const → vcm = M VD: Khối tâm vặn đánh dấu chấm trắng Ngoại lực xem không , chuyển động phức tạp khối tâm gần chuyển động đường thẳng + Vị trí khối tâm khơng thiết thuộc thể tích hệ + Nếu hệ có tâm đối xứng vị trí khối tâm = tõm i xng Xin chân thành cảm ơn ! ... đến 8.6) 5. 1 Động lượng, xung lượng Bảo toàn động lượng 5. 2 Va chạm Các loại va chạm 5. 3 Khối tâm 5. 1Động lượng, xung lượng bảo toàn động lượng Động lượng ĐN: động lượng chất điểm đại lượng véc... loại va chạm mà tổng động hệ trước va chạm lớn động hệ sau va chạm  Đặc điểm: động lượng hệ bảo tồn động ko bảo tồn Va chạm khơng đàn hồi   Va chạm không đàn hồi  Là v/ch mà động hệ sau va chạm. .. va chạm độ lớn hợp lực tác dụng lên hệ khơng có bảo tồn động lượng hệ Va chạm đàn hồi  Là loại va chạm mà tổng động hệ trước sau va chạm không đổi  Đặc điểm: động lượng động hệ bảo tồn Va chạm