1. Lí giải tại sao người làm vườn khi vung cuốc, người thợ rèn khi vung búa,
2.4.3 Hệ thống và giải bài tập định tính về Các định luật bảo toàn 1 Động lượng Định luật bảo toàn động lượng.
2.4.3.1 Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng.
Bài 1:
Không thể tự nắm tóc mình mà nhấc mình lên được. Câu nói đó có cơ sở khoa học không?
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Xác định ý nghĩa của của câu nói, tóc là một phần của cơ thể và tay cũng vậy, nhấc lên làng cho người đó chuyển động theo phương thẳng đứng, hoặc có chuyển động.
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Tóc, tay một trong số những bộ phận tạo nên cơ thể người vì vậy các bộ phận đó hợp thành một cơ thể, vậy có thể xem chúng thuộc một hệ. Bản chất vật lý của câu nói đó là định luật bảo toàn động lượng.
Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Theo định luật bảo toàn động lượng thì nội lực chỉ làm cho các vật riêng biệt trong hệ trao đổi xung lượng cho nhau mà không gây ra gia tốc chuyển động cho hệ các bộ phận trên cơ thể là một hệ nên câu nói trên là hoàn toàn có cơ sở khoa học.
Bước 4: Biên luận
Theo định luật bảo toàn động lượng thì nội lực chỉ làm cho các vật riêng biệt trong hệ trao đổi xung lượng cho nhau mà không gây ra gia tốc chuyển động.
Bài 2:
` Khi chú ếch ngồi yên vô tình có kẻ sân mồi tấn công chú ếch muốn thoát thân thì trước hết phải thực hiện một cú nhảy, ngay sau khi nhảy ếch lại bắn về phía sau một tia nước, tia nước đó có tác dụng có lợi hay có hại cho chú ếch đó? Dùng kiến thức vật lý giải thích?
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Khối lượng của ếch khi chưa nhảy sẽ lớn hơn sau khi nhảy vì sau khi nhảy ếch đã bỏ lại phía sau một khối lượng bằng với khối lượng nước, định luật bào toàn động lượng để giải thích.
Ngay sao khi nhảy chú ếch chuyển động với vận tốc v và khối lượng m. Sau khi chú ếch bắn tia nước về phí sau thì một phần khối lượng bị mất đi bằng với khối lượng của nước, khối lượng của ếch lúc sau là m1, khối lượng nước bắn ra là m2, nước chuyển động ngược chiều với ếch.
Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Theo định luật bảo toàn động lượng thì động lượng của một hệ được bảo toàn. Ếch và nước trong cơ thể là một hệ.
Động lượng ban đầu sẽ là urP mv= r. Vậy ếch chuyển động với vận tốc v Động lượng lúc sau: P m vur= 1 1ur+m v2r2
Vì v1 ngược chiều với v2 nên v1 >v. Vậy ếch sẽ chuyển động nhanh hơn,
giúp ếch thoát khỏi nguy hiểm dễ dàng hơn?
Bước 4: Biên luận
Chuyển động của ếch vừa phận tích là chuyển động có cộng thêm chuyển động gây ra bởi phản lực, tương tự như tên lủa bỏ lại một phần khối lượng chuyển động ngược chiều đề tăng vận tốc.
Bài 3:
Một nhà du hành vũ trụ đã ra ngoài không gian vũ trụ, sau khi làm việc, họ muốn trở lại con tàu của mình. Làm thế nào có thể di chuyển về phía con tàu, khi mà trong không gian vũ trụ không có vật nào có thể đạp chân lên đó mà đẩy cả. Hãy tìm một phương án giúp các nhà du hành vũ trụ ?
Nhà du hành vũ trụ ném về phía một vật nào đó để cơ thể nhà du hành vũ trụ chuyển động theo hướng ngược lại.
Bài 4:
Một người muốn xác định khối lượng của một chiếc xuồng mà anh ta đang ở đó. Hỏi người đó phải làm thế nào nếu trong tay chỉ có một sợi dây thừng và người đó biết số cân nặng của chính mình?
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, tính được: 2 2 1 2 l S m m S − = Trong
đó: l là độ dịch chuyển của người đối với xuồng, S2 là độ dịch chuyển của xuồng đối với mặt nước cố định.
Bài 5:
Một khí cầu có mang một cái thang dây, dưới thang đang có một người đu. Đang ở trạng thái đứng yên trên không trung, khí cầu có dịch chuyển không nếu ngươi đu từ từ leo lên thang?
Hệ người và khí cầu đang ở trạng thái đứng yên. Người từ từ leo thang thì hệ chỉ xuất hiện nội lực mà không có nội lực tác dụng nên xung lượng của hệ
được bảo toàn. Do đó, khối tâm của hệ không thay đổi nên khi người leo lên thì khí cầu sẽ hạ xuống. Vậy trong một hệ kín thì tọa độ khối tâm của hệ cũng là một đại lượng bảo toàn.
Bài 6:
Một viên đạn bay thẳng đứng lên cao. Khi đến điểm cao nhất thì nổ và vỡ ra thành ba mảnh. Hỏi ngay sau khi nổ, vận tốc của ba mảnh có cùng nằm trên một mặt phẳng không? Tại sao?
Khi đạn bay đến điểm cao nhất thì động lượng bằng không. Lập tức đạn nổ, để bảo toàn động lượng của viên đạn trước khi nổ thì động lượng của ba mảnh phải triệt tiêu nhau, tức ur urP P1+ 2+Pur3 =0r Do đó, các động lượng này phải đồng quy và đồng phẳng. Mà động lượng xác định phương của vận tốc nên vận tốc của ba mảnh cùng nằm trên một mặt phẳng.
Trong các hiện tượng va chạm, nổ các nội lực xuất hiện thường rất lớn so với ngoại lực nên hệ vật có thể coi là kín trong thời gian ngắn xảy ra hiện tượng. Do đó áp dụng được các định luật bảo toàn.