【#1】Cái Gì Gọi Là Động Lượng Của Cơ Thể Của Đơn Vị Đo. Định Luật Bảo Toàn Động Lượng, Động Năng Và Năng Lượng Tiềm Tàng, Lực Lượng

Chúng thay đổi, vì các lực tương tác tác động lên từng cơ thể, nhưng tổng các xung không đổi. Cái này được gọi là luật bảo toàn động lượng.

Định luật thứ hai của Newton thể hiện bằng công thức. Nó có thể được viết theo một cách khác, nếu chúng ta nhớ lại rằng gia tốc bằng tốc độ thay đổi tốc độ của cơ thể. Đối với chuyển động tăng tốc đều, công thức sẽ như sau:

Nếu chúng ta thay thế biểu thức này trong công thức, chúng ta sẽ nhận được:

,

Công thức này có thể được viết lại thành:

Ở bên phải của sự bình đẳng này được ghi lại sự thay đổi trong sản phẩm của khối lượng cơ thể và tốc độ của nó. Sản phẩm của khối lượng và tốc độ cơ thể là một đại lượng vật lý gọi là xung lực cơ thể hoặc chuyển động cơ thể.

Cơ thể thôi thúc gọi là sản phẩm của khối lượng cơ thể và tốc độ của nó. Đây là một lượng vector. Hướng của vectơ động lượng trùng với hướng của vectơ vận tốc.

Nói cách khác, một khối cơ thể mdi chuyển với tốc độ có một xung lực. Đối với đơn vị xung trong SI, xung lực của vật nặng 1 kg được lấy, di chuyển với tốc độ 1 m / s (kg · m / s). Khi hai cơ thể tương tác với nhau, nếu lực thứ nhất tác dụng lên cơ thể thứ hai bằng lực, thì theo định luật thứ ba của Newton, thì cơ thể thứ hai tác dụng lên lực thứ nhất. Chúng tôi biểu thị khối lượng của hai cơ thể này bằng m 1 và m 2, và tốc độ của chúng so với bất kỳ khung tham chiếu nào thông qua và. Một lúc sau t là kết quả của sự tương tác giữa các cơ thể, vận tốc của chúng sẽ thay đổi và trở nên bằng và. Thay thế các giá trị này trong công thức, chúng tôi nhận được:

,

,

Do đó

Thay đổi dấu hiệu của cả hai mặt của đẳng thức sang ngược lại và viết nó dưới dạng

Ở bên trái của đẳng thức là tổng của thời điểm ban đầu của hai cơ thể, ở bên phải là tổng của thời điểm của cùng một cơ thể theo thời gian t. Các khoản bằng nhau. Như vậy, mặc dù thực tế. rằng động lượng của mỗi cơ thể trong quá trình tương tác thay đổi, tổng động lượng (tổng thời điểm của cả hai cơ thể) không thay đổi.

Nó cũng có giá trị khi một số cơ quan tương tác. Tuy nhiên, điều quan trọng là các cơ quan này chỉ tương tác với nhau và chúng không bị ảnh hưởng bởi các lực từ các cơ quan khác không phải là một phần của hệ thống (hoặc các lực bên ngoài được cân bằng). Một nhóm các cơ thể không tương tác với các cơ thể khác được gọi là hệ thống khép kín chỉ có giá trị cho các hệ thống khép kín.

Chi tiết Thể loại: Cơ học Đăng ngày 21/07/2014 2:29 PM Lượt xem: 53533

Trong cơ học cổ điển, có hai định luật bảo toàn: định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn năng lượng.

Cơ thể thôi thúc

Khái niệm động lượng được giới thiệu lần đầu tiên bởi một nhà toán học, vật lý học, thợ cơ khí người Pháp và triết gia Descartes, người gọi là sự thúc đẩy lượng chuyển động.

Từ tiếng Latinh, tiếng xung động của người Viking dịch là tiếng đẩy, di chuyển.

Bất kỳ cơ thể di chuyển có một xung.

Hãy tưởng tượng một chiếc xe đẩy đứng bất động. Động lượng của nó bằng không. Nhưng ngay khi giỏ hàng bắt đầu di chuyển, động lượng của nó sẽ không còn nữa. Nó sẽ bắt đầu thay đổi, vì tốc độ sẽ thay đổi.

hoặc Động lượng của một điểm vật chất, lượng chuyển động Là một đại lượng vectơ bằng tích của khối lượng của một điểm bằng tốc độ của nó. Hướng của vectơ động lượng của điểm trùng với hướng của vectơ vận tốc.

Nếu người ta nói về một cơ thể vật chất rắn, thì tích của khối lượng của cơ thể này và vận tốc của khối tâm được gọi là động lượng của một cơ thể như vậy.

Làm thế nào để tính động lượng cơ thể? Người ta có thể tưởng tượng rằng cơ thể bao gồm nhiều điểm vật chất, hoặc một hệ thống các điểm vật chất.

Nếu là động lượng của một điểm vật chất, sau đó là động lượng của hệ thống các điểm vật chất

Đó là động lượng của hệ thống các điểm vật chấtLà tổng vectơ của mô men của tất cả các điểm vật chất tạo nên hệ thống. Nó bằng với sản phẩm của khối lượng của những điểm này với tốc độ của chúng.

Đơn vị đo động lượng trong hệ thống SI quốc tế là kilogam mét trên giây (kg · m / s).

Sự thúc đẩy của lực lượng

Trong cơ học, có một mối quan hệ chặt chẽ giữa động lượng của cơ thể và lực. Hai đại lượng này được kết nối bởi một đại lượng gọi là xung lực.

Nếu một lực không đổi tác động lên cơ thểtrong một khoảng thời gian Ftsau đó theo định luật thứ hai của Newton

Công thức này cho thấy mối quan hệ giữa lực tác động lên cơ thể, thời gian của lực này và sự thay đổi tốc độ cơ thể.

Giá trị bằng với tích của lực tác dụng lên cơ thể theo thời gian mà nó tác động được gọi là xung lực.

Như chúng ta có thể thấy từ phương trình, động lượng của một lực bằng với chênh lệch giữa momen của cơ thể tại điểm ban đầu và điểm cuối cùng theo thời gian, hoặc thay đổi động lượng theo thời gian.

Định luật thứ hai của Newton ở dạng xung được xây dựng như sau: một sự thay đổi trong động lượng của cơ thể bằng với động lượng của lực tác dụng lên nó. Phải nói rằng chính Newton đã xây dựng luật của mình một cách chính xác theo cách này.

Động lượng của lực cũng là một đại lượng vectơ.

Định luật bảo toàn động lượng tuân theo định luật thứ ba của Newton.

Cần phải nhớ rằng luật này chỉ hoạt động trong một hệ thống vật lý khép kín hoặc cô lập. Một hệ thống khép kín là một hệ thống trong đó các cơ thể chỉ tương tác với nhau và không tương tác với các cơ quan bên ngoài.

Hãy tưởng tượng một hệ thống khép kín của hai cơ thể vật lý. Các lực tương tác của các cơ thể với nhau được gọi là nội lực.

Động lượng của lực cho cơ thể đầu tiên là

Theo định luật thứ ba của Newton, các lực tác dụng lên các cơ thể trong quá trình tương tác của chúng có độ lớn bằng nhau và ngược chiều nhau.

Do đó, đối với cơ thể thứ hai, động lượng của lực là

Sử dụng các phép tính đơn giản, chúng ta có được biểu thức toán học của định luật bảo toàn động lượng:

v 1v 2– tốc độ của cơ thể thứ nhất và thứ hai trước khi tương tác,

p 1 u003d m 1 ·v 1 – động lượng của cơ thể đầu tiên trước khi tương tác;

p 2 u003d m 2 ·v 2– Động lượng của cơ thể thứ hai trước khi tương tác;

p 1 “u003d m 1 ·v 1 “– động lượng của cơ thể đầu tiên sau khi tương tác;

p 2 “u003d m 2 ·v 2 “– Sự thúc đẩy của cơ thể thứ hai sau khi tương tác;

Đó là

Trong một hệ thống khép kín, các cơ thể chỉ trao đổi mô men. Và tổng vectơ của momen của các vật thể này trước khi tương tác của chúng bằng tổng vectơ của momen sau khi tương tác.

Vì vậy, do kết quả của một phát súng từ súng, động lượng của chính khẩu súng và động lượng của viên đạn sẽ thay đổi. Nhưng tổng số xung của súng và viên đạn trong đó trước khi bắn sẽ vẫn bằng tổng số xung của súng và đạn bay sau phát bắn.

Khi bắn từ một khẩu súng, giật lại xảy ra. Đạn bay về phía trước, và khẩu súng tự quay trở lại. Một viên đạn và một khẩu súng là một hệ thống khép kín trong đó định luật bảo toàn động lượng hoạt động.

trong một hệ thống khép kín có thể thay đổi do kết quả của sự tương tác giữa chúng với nhau. Nhưng Động lượng của mỗi cơ thể tổng vectơ của mô men của các vật thể trong hệ thống kín không thay đổi trong quá trình tương tác của các vật thể này theo thời gian,đó là, nó không đổi Đó là luật bảo toàn động lượng.

Chính xác hơn, định luật bảo toàn động lượng được xây dựng như sau: tổng vectơ của mô men của tất cả các phần tử của một hệ kín là một hằng số nếu không có ngoại lực tác dụng lên nó, hoặc tổng vectơ của chúng bằng không.

Động lượng của một hệ thống các cơ thể chỉ có thể thay đổi do tác động của các lực bên ngoài lên hệ thống. Và sau đó định luật bảo toàn động lượng sẽ không được áp dụng.

Tôi phải nói rằng trong bản chất của các hệ thống khép kín không tồn tại. Nhưng, nếu thời gian tác động của ngoại lực rất ngắn, ví dụ, trong một vụ nổ, bắn, v.v., thì trong trường hợp này, ảnh hưởng của ngoại lực lên hệ thống bị bỏ qua và bản thân hệ thống được coi là đóng.

Ngoài ra, nếu các lực bên ngoài tác động lên hệ thống, nhưng tổng các hình chiếu của chúng trên một trong các trục tọa độ bằng không (nghĩa là các lực được cân bằng theo hướng của trục này), thì luật bảo toàn động lượng được thực hiện theo hướng này.

Định luật bảo toàn động lượng cũng được gọi là định luật bảo toàn động lượng.

Ví dụ nổi bật nhất về việc áp dụng định luật bảo toàn động lượng là lực đẩy phản lực.

Chuyển động phản lực

Chuyển động phản ứng là chuyển động của cơ thể xảy ra khi một phần của nó được tách ra khỏi nó ở một tốc độ nhất định. Trong trường hợp này, cơ thể nhận được một xung lực hướng ngược lại.

Ví dụ đơn giản nhất về lực đẩy phản lực là chuyến bay của khinh khí cầu mà không khí thoát ra. Nếu chúng ta thổi phồng quả bóng và thả nó ra, nó sẽ bắt đầu bay theo hướng ngược lại với sự chuyển động của không khí ra khỏi nó.

Một ví dụ về lực đẩy phản lực trong tự nhiên là sự phóng ra chất lỏng từ một quả dưa chuột điên khi nó nổ. Đồng thời, dưa chuột tự bay theo hướng ngược lại.

Sứa, mực và các cư dân khác của biển sâu di chuyển xung quanh, lấy nước và sau đó ném nó đi.

Lực đẩy được dựa trên định luật bảo toàn động lượng. Chúng ta biết rằng khi một tên lửa với động cơ phản lực di chuyển do quá trình đốt cháy nhiên liệu, một dòng chất lỏng hoặc khí được phun ra từ vòi phun ( dòng máy bay phản lực). Do sự tương tác của động cơ với chất rò rỉ xuất hiện công suất phản kháng. Vì tên lửa cùng với chất bị đẩy ra là một hệ thống kín, nên động lượng của một hệ thống như vậy không thay đổi theo thời gian.

Lực phản ứng phát sinh là kết quả của sự tương tác của chỉ các bộ phận của hệ thống. Các lực lượng bên ngoài không có ảnh hưởng đến sự xuất hiện của nó.

Trước khi tên lửa bắt đầu di chuyển, tổng động lượng của tên lửa và nhiên liệu bằng không. Do đó, theo định luật bảo toàn động lượng sau khi bật động cơ, tổng các xung này cũng bằng không.

khối lượng của tên lửa ở đâu

Tốc độ thoát khí

Thay đổi tốc độ tên lửa

∆ m f tiêu thụ khối lượng nhiên liệu

Giả sử tên lửa hoạt động được một thời gian t .

Chia cả hai vế của phương trình t, chúng tôi nhận được biểu thức

Theo định luật thứ hai của Newton, lực phản kháng là

Lực phản kháng, hoặc lực đẩy phản lực, cung cấp sự chuyển động của động cơ phản lực và vật thể liên kết với nó, theo hướng ngược lại với hướng của luồng phản lực.

Động cơ phản lực được sử dụng trong máy bay hiện đại và các tên lửa khác nhau, quân sự, không gian, v.v.

Xung (số lượng chuyển động) của một cơ thể được gọi là đại lượng vectơ vật lý, là một đặc tính định lượng của chuyển động tịnh tiến của các cơ thể. Impulse được chỉ định p. Động lượng của một cơ thể bằng với sản phẩm của khối lượng cơ thể và tốc độ của nó, tức là Nó được tính theo công thức:

Hướng của vectơ động lượng trùng với hướng của vectơ vận tốc của cơ thể (hướng dọc theo tiếp tuyến với quỹ đạo). Đơn vị đo động lượng là kg m / s.

Tổng động lượng của hệ thống cơ thể bằng với vectơ tổng các xung của tất cả các cơ quan của hệ thống:

Thay đổi động lượng của một cơ thể được tìm thấy bởi công thức (lưu ý rằng sự khác biệt giữa các xung cuối cùng và ban đầu là vectơ):

trong đó: p n là động lượng của cơ thể tại thời điểm ban đầu, p đến – đến trận chung kết. Điều chính là không nhầm lẫn hai khái niệm cuối cùng.

Cú đấm hoàn toàn kiên cường – một mô hình va chạm trừu tượng, trong đó tổn thất năng lượng do ma sát, biến dạng, v.v. không được tính đến. Không có tương tác nào khác ngoài liên hệ trực tiếp được tính đến. Với tác động đàn hồi tuyệt đối trên một bề mặt cố định, tốc độ của vật sau khi va chạm có giá trị tuyệt đối bằng tốc độ của vật trước khi va chạm, nghĩa là động lượng không thay đổi. Chỉ hướng của nó có thể thay đổi. Trong trường hợp này, góc tới bằng góc phản xạ.

Tác động hoàn toàn không đàn hồi – một cú đánh, kết quả là các cơ thể tham gia và tiếp tục chuyển động tiếp theo như một cơ thể duy nhất. Ví dụ, một quả bóng plasticine khi rơi trên bất kỳ bề mặt nào hoàn toàn ngăn chặn chuyển động của nó, khi hai chiếc xe va chạm, một khớp nối tự động được kích hoạt và chúng cũng tiếp tục di chuyển cùng nhau.

Định luật bảo toàn động lượng

Khi các cơ thể tương tác, động lượng của một cơ thể có thể được truyền một phần hoặc hoàn toàn sang một cơ thể khác. Nếu các lực bên ngoài từ các cơ quan khác không tác động lên hệ thống các cơ quan, thì một hệ thống như vậy được gọi là đóng cửa.

Trong một hệ thống kín, tổng vectơ của mô men của tất cả các vật thể có trong hệ thống không đổi cho bất kỳ tương tác nào của các cơ thể của hệ thống này với nhau. Định luật cơ bản này của tự nhiên được gọi là định luật bảo toàn động lượng (ZSI). Hậu quả của nó là định luật của Newton. Định luật thứ hai của Newton ở dạng xung có thể được viết như sau:

Như sau trong công thức này, nếu các lực bên ngoài không tác động lên hệ thống các cơ thể hoặc tác động của các lực bên ngoài được bù (lực kết quả bằng 0), thì sự thay đổi động lượng bằng 0, có nghĩa là tổng động lượng của hệ được bảo toàn:

Tương tự, người ta có thể lập luận cho phép chiếu bằng 0 của lực trên trục đã chọn. Nếu các lực bên ngoài không chỉ tác động dọc theo một trong các trục, thì phép chiếu của động lượng lên trục đã cho được bảo toàn, ví dụ:

Hồ sơ tương tự có thể được thực hiện cho các trục tọa độ khác. Bằng cách này hay cách khác, bạn cần hiểu rằng trong trường hợp này, các xung có thể thay đổi, nhưng đó là tổng của chúng không đổi. Định luật bảo toàn động lượng trong nhiều trường hợp giúp ta có thể tìm thấy vận tốc của các vật tương tác ngay cả khi chưa biết giá trị của lực tác dụng.

Tiết kiệm động lượng chiếu

Tình huống có thể xảy ra khi định luật bảo toàn động lượng chỉ được thực hiện một phần, nghĩa là chỉ khi thiết kế trên một trục. Nếu một lực tác động lên cơ thể, thì động lượng của nó không được bảo toàn. Nhưng bạn luôn có thể chọn một trục sao cho hình chiếu của lực lên trục này bằng không. Sau đó, hình chiếu của xung trên trục này sẽ được bảo toàn. Theo quy định, trục này được chọn dọc theo bề mặt mà cơ thể di chuyển.

Trường hợp đa chiều của ZSI. Phương pháp vectơ

Từ quy tắc cộng vectơ, theo sau ba vectơ trong các công thức này sẽ tạo thành một hình tam giác. Đối với hình tam giác, định lý cosin được áp dụng.

Hãy thực hiện một số biến đổi đơn giản với các công thức. Theo định luật thứ hai của Newton, sức mạnh có thể được tìm thấy: F u003d m * a. Gia tốc như sau: a u003d v⁄t. Do đó, chúng tôi có được: F u003d m * v/ t.

Định nghĩa xung lực cơ thể: Công thức

Nó chỉ ra rằng lực được đặc trưng bởi một sự thay đổi trong sản phẩm của khối lượng và vận tốc theo thời gian. Nếu chúng ta biểu thị sản phẩm này theo một số lượng nhất định, thì chúng ta sẽ có được sự thay đổi về số lượng này theo thời gian như là một đặc tính của lực. Giá trị này được gọi là động lượng của cơ thể. Động lượng của cơ thể được thể hiện bằng công thức:

trong đó p là động lượng của cơ thể, m khối lượng, tốc độ v.

Động lượng là một đại lượng vectơ, trong khi hướng của nó luôn trùng với hướng của tốc độ. Đơn vị của động lượng là kilôgam trên mét mỗi giây (1 kg * m / s).

Sự thúc đẩy của cơ thể là gì: làm thế nào để hiểu?

Hãy thử một cách đơn giản, “trên những ngón tay” để tìm ra xung lực của cơ thể là gì. Nếu cơ thể nghỉ ngơi, thì động lượng của nó bằng không. Là logic. Nếu tốc độ của cơ thể thay đổi, thì cơ thể có một xung lực nhất định đặc trưng cho cường độ của lực tác dụng lên nó.

Nếu tác động lên cơ thể không có, nhưng nó di chuyển ở một tốc độ nhất định, nghĩa là nó có một xung lực nhất định, thì xung lực của nó có nghĩa là tác động của cơ thể đã cho khi có thể tương tác với một cơ thể khác.

Công thức động lượng bao gồm khối lượng cơ thể và tốc độ của nó. Đó là, khối lượng và / hoặc tốc độ mà cơ thể sở hữu càng lớn thì tác động của nó càng lớn. Điều này là dễ hiểu từ kinh nghiệm sống.

Để di chuyển một cơ thể có khối lượng nhỏ, cần một lực nhỏ. Trọng lượng cơ thể càng nhiều, sẽ phải nỗ lực nhiều hơn. Điều tương tự cũng xảy ra đối với tốc độ được báo cáo cho cơ thể. Trong trường hợp tác động của chính cơ thể lên người khác, xung lực cũng cho thấy mức độ mà cơ thể có thể 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.

Động lượng trong sự tương tác của cơ thể

Một câu hỏi khác được đặt ra: điều gì sẽ xảy ra với động lượng của cơ thể khi nó tương tác với một cơ thể khác? Khối lượng của cơ thể không thể thay đổi nếu vẫn còn nguyên, nhưng tốc độ có thể thay đổi dễ dàng. Trong trường hợp này, tốc độ của cơ thể sẽ thay đổi tùy thuộc vào khối lượng của nó.

Trên thực tế, rõ ràng là trong sự va chạm của các cơ thể có khối lượng rất khác nhau, tốc độ của chúng sẽ thay đổi theo những cách khác nhau. Nếu một quả bóng đá bay ở tốc độ cao đâm vào một người không chuẩn bị cho điều này, chẳng hạn như khán giả, thì khán giả có thể rơi, nghĩa là đạt được một số tốc độ nhỏ, nhưng chắc chắn nó sẽ không bay như một quả bóng.

Và tất cả vì khối lượng của người xem lớn hơn nhiều so với khối lượng của quả bóng. Nhưng đồng thời, sự thúc đẩy chung của hai cơ thể này sẽ không thay đổi.

Luật bảo tồn xung: công thức

Đây là định luật bảo toàn động lượng: khi hai cơ thể tương tác, tổng động lượng của chúng vẫn không thay đổi. Định luật bảo toàn động lượng chỉ hoạt động trong một hệ kín, nghĩa là trong một hệ không có ngoại lực hoặc tổng tác dụng của chúng bằng không.

Trong thực tế, hầu như luôn luôn có một ảnh hưởng của bên thứ ba tác động lên hệ thống các cơ thể, nhưng xung lực chung, như năng lượng, không biến mất ở bất cứ đâu và không phát sinh từ đâu, nó được phân phối giữa tất cả những người tham gia tương tác.

Định nghĩa là:

YouTube bách khoa toàn thư

    1 / 5

    Momentum Động lượng cơ thể

    Xung lực cơ thể

    Thời điểm của động lượng

    Vật lý. Định luật bảo tồn trong cơ học: Động lượng. Trung tâm học tập trực tuyến Foxford

    Phụ đề

Lịch sử của thuật ngữ

Định nghĩa xung chính thức

Xung điện từ

Một trường điện từ, giống như bất kỳ đối tượng vật chất nào khác, có một động lượng có thể dễ dàng tìm thấy bằng cách tích hợp vectơ Poynting trên âm lượng:

p u003d 1 c 2 ∫ S d V u003d 1 c 2 ∫ dV) (trong hệ thống SI).

Sự tồn tại của một xung tại trường điện từ giải thích, ví dụ, một hiện tượng như áp suất của bức xạ điện từ.

Động lượng trong cơ học lượng tử

Định nghĩa chính thức

Mô đun xung tỷ lệ nghịch với bước sóng (\ displaystyle \ lambda):), mô đun động lượng là p u003d m v (\ displaystyle p u003d mv) (ở đâu m (\ kiểu hiển thị m) là khối lượng của hạt) và

u003d h p u003d h m v (\ displaystyle \ lambda u003d (\ frac (h) (p)) u003d (\ frac (h) (mv))).

Do đó, bước sóng de Broglie càng nhỏ, mô đun xung càng lớn.

Ở dạng vector, điều này được viết là:

p → u003d h 2 π k → u003d ℏ k →, (\ displaystyle (\ vec (p)) u003d (\ frac (h) (2 \ pi)) (\ vec (k)) u003d \ hbar (\ vec ( k)),) p → u003d ρ v → (\ displaystyle (\ vec (p)) u003d \ rho (\ vec (v))).

【#2】Chương Iv: Động Lượng Là Gì? Định Luật Bảo Toàn Động Lượng

Chương IV: Động lượng là gì? định luật bảo toàn động lượng

Chương IV: Công cơ học là gì? công suất, năng lượng

Động lượng của một vật khối lượng m chuyển động với vận tốc được xác định bằng biểu thức

1/ Động lượng của một vật khối lượng m

Thí nghiệm vật lý 1: bi trắng khối lượng m chuyển động với vận tốc đến va chạm với bi đen đang đứng yên, ta nhận thấy sau va chạm bi trắng thay đổi (giảm) độ lớn vận tốc và hướng của chuyển động, bi đen từ đứng yên chuyển sang trạng thái chuyển động với vận tốc

Kết luận: Động lượng p→=m.v→ là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động của vật, phụ thuộc vào khối lượng, vận tốc cả về hướng và độ lớn nên động lượng là một đại lượng véc tơ cùng phương chiều với véc tơ vận tốc.

trong đó:

  • m: khối lượng của vật (kg)
  • v: vận tốc của vật (m/s)
  • p: động lượng của vật (kg.m/s)

2/ Biến thiên động lượng của một vật

sau khoảng thời gian Δt vật có vận tốc là thì động lượng của vật là

Biến thiên động lượng của vật m trong khoảng thời gian Δt là

Δp→=p1′→−p1→=m(v1′→−v1→)​

Tốc độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian Δt là

Ta định nghĩa biểu thức toán: F→.Δt là xung lượng của lực (gọi tắt là xung lượng hoặc xung lực)

Với một lực kéo nhẹ vừa đủ cộng với thời gian lâu (kéo từ từ) ta có thể làm cho các vật trên bàn bị rơi xuống đất. Với một lực kéo mạnh và thật nhanh (thời gian tác dụng của lực ngắn) ta có thể rút chiếc khăn trải bàn ra mà không làm rơi các đồ vật đặt ở trên.

xung lượng của lực F→.Δt bằng độ biến thiên động lượng của vật cho tác biết tác dụng của lực lên vật trong khoảng thời gian Δt.

động lượng của hệ vật sau khi hai vật va chạm:

trong đó:

  • m1; m2: khối lượng của các vật (kg)
  • v1; v2: vận tốc của các vật trước va chạm (m/s)
  • v’1; v’2: vận tốc của các vật sau va chạm (m/s)

Gọi Δt là khoảng thời gian hai vật va chạm với nhau, áp dụng định luật III Newton ta có

Kết luận: Động lượng của một hệ kín là đại lượng bảo toàn.

【#3】Cơ Năng Là Gì? Công Thức Tính Và Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng

Chúng ta được học cơ năng ở lớp 8 và lớp 10. Dựa theo định nghĩa về cơ năng Vật lý 8 thì khi 1 vật có khả năng sinh công thì ta có thể nói là vật đó có cơ năng hoặc cơ năng của một vật. Nếu vật đó có thể thực hiện công càng lớn thì cơ năng của nó cũng càng lớn. Cơ năng là một đại lượng được tính bằng đơn vị Jun, có ký hiệu là: J.

Nếu dựa theo định nghĩa cơ năng vật lý 10 thì cơ năng được hiểu là khi một vật tồn tại chuyển động trong trọng trường thì tổng các động năng và thế năng của nó sẽ được gọi là cơ năng. Cơ năng của một vật có thể dương, có thể âm mà cũng có thể là bằng không.

Hai dạng cơ năng phổ biến là gì?

Theo các nghiên cứu thì có 2 dạng cơ năng cơ bản đó là thế năng và động năng.

Thế năng đơn thuần chỉ là một đại lượng thường dùng trong bộ môn Vật lý học. Nó thể hiện cho khả năng sinh công của một vật và nó tồn tại dưới dạng năng lượng. Hiện nay đang có hai dạng thế năng là thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Mỗi loại thế năng đều có những đặc điểm riêng để có thể áp dụng và tính toán sao cho hợp lý.

Động năng là cơ năng của một vật được tạo thành nhờ những chuyển động khác nhau. Khi một vật có khối lượng càng lớn cũng như chuyển động càng nhanh thì động năng của nó cũng tỷ lệ thuận và sẽ càng lớn hơn.

Động năng và thế năng được coi là hai dạng của cơ năng. Cơ năng của một vật bằng tổng thế năng với động năng của vật đó. Động năng thế năng và cơ năng có mối quan hệ mật thiết với nhau.

Công thức tính cơ năng là gì?

Nếu cơ năng chịu tác dụng của trọng lực

Cơ năng của vật có thể chuyển động là nhờ vào tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng cộng với thế năng trọng trường của vật. Cụ thể:

Trong đó.

  • Gốc thế năng của 1 vật sẽ chuyển động liên tục bên trong trường hấp dẫn và thường sẽ được chọn tại mặt đất.
  • Đối với vật hoặc hệ vật mà chỉ chịu tác động từ trọng lực thì cơ năng của nó được tính là một đại lượng bảo toàn. Tức là: W1 = W2, từ đó có thể kết luận rằng biến thiên thế năng W2 – W1 = 0.

Nếu cơ năng đó chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi

Cơ năng của 1 vật có thể chuyển động được là nhờ vào tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng cũng như thế năng đàn hồi của vật:

  • Gốc thế năng được lựa chọn thường sẽ là cơ năng ở vị trí cân bằng của lò xo.
  • Đối với vật hoặc hệ vật chịu tác động từ lực đàn hồi thì cơ năng của nó cũng được cho là một đại lượng bảo toàn. Tức là, W1 = W2, từ đây kết luận được biến thiên thế năng W2 – W1 = 0.

Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng

Sự bảo toàn cơ năng được coi là định luật bảo toàn chỉ số cơ năng khi chuyển động của 1 vật bất kỳ bên trong trọng trường phải chỉ chịu tác động của trọng lực hoặc lực đàn hồi. Có thể giải thích đơn giản như sau: “Thế năng và động năng của 1 vật có nhiều khả năng sẽ bị biến đổi qua lại trong quá trình đồ vật đó chuyển động bên trong trọng trường. Thế nhưng do cơ năng lại bằng tổng của các động năng với thế năng nên tổng của chúng vẫn sẽ không hề có sự thay đổi nào đáng kể.

Định luật bảo toàn cơ năng được định nghĩa chính xác rằng: “Trong quá trình chuyển động, nếu 1 vật chỉ chịu tác dụng của một loại trọng lực thì động năng hoàn toàn có thể sẽ chuyển thành thế năng và ngược lại. Đồng thời tổng của chúng tức là cơ năng sẽ được bảo toàn tuyệt đối”.

Lưu ý, định luật bảo toàn cơ năng của một vật chỉ thực sự đạt độ chính xác cao khi vật không chịu phải bất kì 1 lực tác động nào khác từ phía bên ngoài trừ trọng lực và lực đàn hồi.

Nếu trong quá trình chuyển động nhưng vật lại phải chịu thêm tác động của bất cứ 1 lực nào khác nữa thì cơ năng của vật đó sẽ bị thay đổi ngay lập tức. Lúc này, công của những lực đã tác động lên vật sẽ bằng với độ biến thiên của các cơ năng.

Hệ quả của cơ năng là gì?

Thông qua quá trình chuyển động của một vật bên trong trọng trường ta có thể nhận thấy được hệ quả của cơ năng 1 cách rất rõ ràng.

  • Nếu thế năng của một vật giảm xuống thì động năng của nó sẽ tăng lên và ngược lại.
  • Tại vị trí nào đó, nếu động năng cực đại thì thế năng sẽ cực tiểu và ngược lại.

Ứng dụng của định luật bảo toàn cơ năng trong Vật lý

Một số dạng bài tập tiêu biểu về cơ năng

Cơ năng của con lắc lò xo trong dao động điều hòa rất hay xuất hiện trong các kỳ thi Đại học và Cao Đẳng. Các bạn cần nắm chắc những kiến thức lý thuyết này và lưu ý về chu kỳ, tần số của động năng.

Bài 1: Một con lắc lò xo bất kỳ có độ cứng k=100N/m dao động điều hòa với phương trình: x=Acos(wt + 𝞿). Biểu thức của thế năng là Et=0,1cos(4𝛑t +𝛑/2) + 0,1 J. Vậy phương trình li độ là gì?

    Giải: x = 2 căn 10 cos (2𝛑t + 𝛑/4) cm.

Bài 2: Cơ năng của con lắc đơn có độ dài ký hiệu là l, vật có khối lượng ký hiệu là m chuyển động ở nơi có gia tốc là g. Khi ấy, dao động bé cùng với biên độ của góc α0 sẽ được xác định bằng công thức nào sau đây?

Bài 3: Một con lắc đơn có sợi dây với chiều dài l = 1 m, vật nặng có trọng lượng m = 0,2 kg. Ta thực hiện kéo vật nặng lệch ra khỏi vị trí cân bằng để cho phương của sợi dây có thể tạo với phương thẳng đứng đúng một góc bằng 60 độ rồi thả nhẹ tay. Bỏ qua lực cản của không khí nên ta sẽ lấy g = 10m/s2. Chọn mốc cụ thể để tính thế năng tại vị trí cân bằng của con lắc. Tính cơ năng của vật thể đó tại vị trí thả vật cùng với vận tốc của vật khi đi qua vị trí cân bằng.

Bài giải: Bỏ qua các yếu tố lực cản của không khí thì cơ năng sẽ được áp dụng định luật bảo toàn.

Chọn mốc thế năng bất kỳ ở 1 vị trí cân bằng (tại O).

=mghA= 0,2 x 10 (CO – CH)

= 2 x(l – l xcosα) = 2 x (1 – l xcos60) = 1 (J)

Khi đó, WO = 1= WA(J)

WđO = 1 (DoWto = 0)

⇔ 1/2mv02= 1

⇔ Vo = 10 (m/s)

【#4】Năng Lượng Là Gì? Phát Biểu Định Luật Bảo Toàn Năng Lượng

Còn trong lý thuyết tương đối thì nhà khoa học Albert Einstein đã chỉ ra rằng giữa năng lượng và khối lượng vật thể có một mối liên hệ nào đó.

Tất cả mọi vật xung quanh chúng ta diễn ra và hoạt động được đều nhờ năng lượng và mỗi một đối tượng lại sử dụng một loại năng lượng khác nhau.

Năng lượng được đo bởi rất nhiều đơn vị khác nhau, trong đó ta có: Jun (Joules hoặc J), calo, W, éc và BTU. Các đơn vị này sẽ được sử dụng tùy thuộc theo từng loại năng lượng và được sử dụng cho những mục đích khác nhau. Nhờ có các đơn vị này mà chúng ta cũng dễ dàng hơn trong việc chuyển đổi năng lượng từ đơn vị này sang đơn vị khác. Điều này cũng tương tự như việc chuyển khoảng cách đi bộ thành dặm và km.

W là đơn vị được sử dụng để đo công suất hoặc dòng năng lượng. Thông thường thì các thiết bị gia dụng sẽ đo công suất bằng W, số W càng cao thì thiết bị hoạt động càng mạnh và tiêu tốn nhiều năng lượng hơn.

Ví dụ: Máy nước nóng có công suất 1000W thì nói sẽ sử dụng 1000W cho mỗi lần sử dụng.

Bên cạnh đó thì thời gian cũng là một phần để đo năng lượng. Nếu máy nước nóng có công suất 1000W sử dụng trong 1 giờ thì nó sẽ tiêu tốn khoảng 1kWh.

Định luật bảo toàn năng lượng và người đã tìm ra nó

Trong Vật lý và Hóa học, định luật bảo toàn năng lượng phát biểu rằng năng lượng của một hệ cô lập là không đổi. Điều này có nghĩa là năng lượng được bảo toàn theo thời gian. Nó không tự nhiên sinh ra cũng không tự nhiên mất đi mà nó chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác hoặc chuyển từ vật này sang vật khác.

Định luật bảo toàn năng lượng ra đời là cả một quá trình nghiên cứu phát triển của rất nhiều nhà khoa học. Năm 1841 nhà Vật lý học người Đức Julius Robert Mayer (1814 – 1878) sau một chuyến đi thực tế đã nghiên cứu về “Việc xác định các lực về mặt số lượng và chất lượng” gửi đến tạp chí “Biên niên vật lý học”. Tuy nhiên bản thảo này đã không được đăng tải.

Tới năm 1842 Mayer gửi công trình nghiên cứu thứ 2 với tên gọi “Nhận xét về các thế lực của thế giới vô sinh” đăng trên tạp chí Biên niên hóa học và dược học. Tại đây ông đã đưa ra những lập luận và phân tính sự chuyển hóa từ thế năng thành động năng. Và ông kết luận “Lực là những đối tượng không trọng lực, không bị hủy diệt và có khả năng chuyển hóa.

Đến năm 1845 Mayer lại tiếp tục hoàn thành công trình mới tên “Chuyển động hữu cơ trong mối liên hệ với sự trao đổi chất”. Ông quyết định xuất bản công trình này thành một cuốn sách nhỏ. Cứ như vậy ba công trình của ông đã nêu lên được những tư tưởng tổng quát nhất về định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Tuy nhiên, rất không may cho ông là công trình thứ nhất không được công bố, công trình thứ 2 không được các nhà Vật Lý quan tâm. Và cứ như thế việc chứng minh định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng của Mayer trở nên khó khăn.

Năm 1970 Rumpho đã thực hiện một thí nghiệm bằng cách ngâm một nòng súng trong một thùng nước và khoan nó bằng một chiếc khoan cùn. Sau khoảng 2 giờ rưỡi thì nước bắt đầu sôi. Ông cho rằng đây là thí nghiệm chứng tỏ nhiệt là một loại chuyển động, nhưng do chưa có khái niệm về công cơ học nên nghiên cứu này không mang ý nghĩa gì.

Đến năm 1826 công cơ học ra đời và được công nhận. Cùng lúc này thí nghiệm khuấy nước nổi tiếng của James Prescott Joule đã chứng minh được sự chuyển hóa năng lượng từ công thành nhiệt năng (1854). Đây chính là nền tảng của định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.

Song song với các nhà nghiên cứu khác thì Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz – Bác sĩ kiêm nhà Vật lý người Đức cũng đã có những công trình nghiên cứu về sự bảo toàn năng lượng (1847). Sau đó ông quyết định mở rộng phạm vi nghiên cứu và đem nó ứng dụng vào nhiều trường hợp khác nhau. Từ đó những lý luận sẵn có của các nhà khoa học trước đó được ông phát triển và lần lượt chứng minh rằng năng lượng vĩnh viễn không tự nhiên mất đi mà nó chỉ chuyển hóa thành nhiệt, âm thanh, ánh sáng,…

Mặc dù có rất nhiều nhà nghiên cứu độc lập cùng tìm ra cách chứng minh cho tính đúng đắn của định luật bảo toàn năng lượng. Nhưng các nhà Vật Lý đều công nhận Người tìm ra định luật này đầu tiên chính là Julius Robert Mayer.

Theo các nghiên cứu đưa ra thì năng lượng được phân chia thành các dạng phổ biến như:

  • Động năng của vật chuyển động
  • Lực hấp dẫn, điện hoặc từ’ hay chính là năng lượng tiềm tàng được lưu trữ bởi các vị trí của vật trong trường lực.
  • Lực đàn hồi được lưu trữ lại bằng cách kéo căng các vật thể rắn.
  • Năng lượng hóa học được giải phóng do nhiên liệu bị đốt cháy.
  • Năng lượng bức xạ mang theo ánh sáng
  • Năng lượng nhiệt do nhiệt độ của một vật thể nào đó.

Tổng năng lượng của một hệ thống sẽ được phân chia thành thế năng, động năng hoặc kết hợp cả hai với nhiều cách khác nhau.

Năng lượng động lực được xác định bởi những chuyển động của một vật thể hoặc chuyển động tổng hợp của các thành phần của một vật thể. Năng lượng tiềm năng sẽ phản ánh lên những tiềm năng của một vật thể có chuyển động. Hay nói chung đó là một chức năng đến từ vị trí của một vật thể trong một trường hoặc có thể được lưu trữ trong chính nó.

Mặc dù hai loại này đã đủ để mô tả tất cả các dạng của năng lượng nhưng nó thường thuận tiện hơn khi đề cập đến sự kết hợp cụ thể của thế năng và động năng như dạng riêng của nó.

Tại sao năng lượng lại quan trọng đối với đời sống con người

Tổng năng lượng trong vũ trụ là có hạn, chúng ta không thể tạo ra hay phá hủy năng lượng mà chỉ có thể biến đổi hay chuyển đổi nó. Chúng ta không thể phủ nhận được vai trò to lớn của năng lượng đối với con người và đời sống. Bởi nó ảnh hưởng trực tiếp tới sự tồn tại, phát triển của con người.

Trong hoạt động sống, cơ thể của chúng ta cần phải nạp các loại thức ăn như: cơm cá, thịt, rau,… vào cơ thể sau đó các bộ phận sẽ chuyển hóa các chất này thành năng lượng duy trì sự sống cho cơ thể.

Trong các hoạt động công nghiệp, sản xuất, lắp ráp, chế tạo,… thì các loại năng lượng khác nhau đến từ cả năng lượng tái tạo và năng lượng không tái tạo đã góp phần quan trọng trong việc duy trì thúc đẩy mọi mặt đời sống, kinh tế con người phát triển. Nếu không có năng lượng thì chắc chắn chưng at sẽ không có cuộc sống như ngày hôm nay.

【#5】Cơ Năng Là Gì? Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng Là Gì?

Cơ năng là một đại lượng đặc trưng cho chuyển động của vật trong trọng trường, mà ở đó giá trị của nó được tính bằng tổng động năng và thế năng.

Một vật bất kỳ có khả năng thực hiện công thì đồng nghĩa với việc xuất hiện cơ năng. Công cơ học và cơ năng tuân theo tỉ lệ thuận. Nếu công càng lớn thì cơ năng càng lớn và ngược lại. Cơ năng được kí hiệu là W.

Đơn vị đo cơ năng là Jun, kí hiệu là J.

Xét trong trường hợp vật chuyển động trong trọng trường thì công thức tính cơ năng được xác định như sau:

Vậy động năng và thế năng trong công thức là gì?

    Động năng là năng lượng được sinh ra do quá trình vật chuyển động.

Giá trị của động năng luôn luôn dương và được kí hiệu là Wđ. Công thức tính động năng như sau:

Theo định luật bảo toàn động năng thì khi vật chuyển động, độ biến thiên của đại lượng này sẽ dựa vào ngoại lực tác dụng vào vật. Cụ thể như sau:

    Thế năng là năng lượng tiềm năng (hay còn gọi là năng lượng dự trữ) được sản sinh trong quá trình tiếp xúc giữa các phần thông qua lực thế.

Thế năng được kí hiệu là Wt và công thức của nó như sau:

Định luật bảo toàn cơ năng

Định luật bảo toàn cơ năng thực chất là định luật thể hiện sự bảo toàn tuyệt đối giá trị của cơ năng khi vật chỉ chịu sự tác động của trọng lực và lực đàn hồi. Các giá trị của những nguồn năng lượng thành phần như động năng và thế năng luôn thay đổi, tăng giảm và biến đổi qua nhau. Tuy nhiên, tổng giữa chúng thì vẫn được giữ nguyên như giá trị ban đầu. Xét trên từng trường hợp cụ thể, đó là:

Lực đàn hồi ở thế năng giảm thì động năng tăng và khi đàn hồi tăng thì động năng giảm. Như vậy, tổng cơ năng trong toàn trình được cân bằng.

Trong trường hợp chỉ xuất hiện trọng lực ở vật thì động năng sẽ được chuyển hóa thành thế năng và ngược lại. Lúc này, giá trị của hai đại lượng này không đổi, suy ra cơ năng được bảo toàn. Công thức cơ năng là:

Như vậy có thể thấy, cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu lực thế như trọng lực và lực đàn hồi thì giá trị của nó vẫn được giữ nguyên. Vật ở vị trí động năng cực đại thì thế năng sẽ cực tiểu và ngược lại. Giá trị của cơ năng luôn là một hằng số.

Còn khi chịu tác dụng của một lực khác như: lực ma sát, lực cản… thì giá trị cơ năng sẽ biến thiên, do sự thay đổi công của vật.

Ứng dụng của định luật bảo toàn cơ năng

【#6】Định Luật Bảo Toàn Khối Lượng Là Gì? Công Thức Tính Và Ý Nghĩa

1. Định luật bảo toàn khối lượng là gì?

Trước tiên để vận dụng công thức tính trong các bài tập, các em cần hiểu khái niệm định luận bảo toàn khối lượng là gì?

Chúng còn được gọi là định luật Lomonosov – Lavoisier, đây là một trong các định luật rất cơ bản trong lĩnh vực hóa học, được định nghĩa như sau: Trong phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành.

2. Nội dung định luật bảo toàn khối lượng là gì?

Để giúp bạn vận dụng một cách chính xác nhất về công thức hóa học, cần hiểu rõ về nội dung cũng như bản chất của chúng.

Định luật này đôi khi cũng được gọi là định luật bảo toàn khối lượng của các chất, bởi ở cùng một địa điểm trọng lượng tỷ lệ thuận với khối lượng. Theo Lomonosov cũng nhận thấy rằng, việc bảo toàn năng lượng cũng có giá trị khá lớn đối với các phản ứng hóa học.

Ý nghĩa của định luật bảo toàn khối lượng: Trong mỗi phản ứng hóa học, chỉ có sự thay đổi điện tử, còn số nguyên tử của nguyên tố vẫn được giữ nguyên và khối lượng của các nguyên tử không đổi. Vì vậy, mà khối lượng của các chất được bảo toàn.

Nội dung định luật bảo toàn khối lượng

3. Cách tính định luật bảo toàn khối lượng

Định luật bảo toàn khối lượng có cách tính như sau:

Giả sử bạn có phản ứng giữa A + B tạo ra C + D, khi đó công thức định luật bảo toàn khối lượng sẽ được viết như sau:

Ví dụ thực tế để bạn dễ hiểu: Bari clorua +natri sunphat tạo ra bari sunphat + natri clorua. Khi này, chúng ta sẽ có công thức định luật bảo toàn khối lượng như sau:

m bari clorua + m natri sunphat = m bari sunphat + m natri clorua

Áp dụng định luật bảo toàn ta có kết quả: Trong một phản ứng có n chất, nếu biết khối lượng của (n – 1) chất thì ta sẽ tính được khối lượng của chất còn lại.

Cách tính định luật bảo toàn khối lượng

4. Những dạng bài tập ứng dụng định luật bảo toàn khối lượng

a. Phát biểu chính xác định luật bảo toàn khối lượng.

b. Hãy giải thích vì sao khi một phản ứng hóa học xảy ra, khối lượng các chất được bảo toàn?

Trong phản ứng hóa học như sau: Bari clorua + Natri sunphat tạo ra bari sunphat + natri clorua. Cho biết khối lượng của natri sunphat Na 2SO 4 là 14,2 gam, còn khối lượng của bari sunphat BaSO 4 và khối lượng natri clorua NaCl lần lượt là : 23,3 g và 11,7 g.

Bạn hãy tính khối lượng của bari clorua BaCl 2 đã tham gia phản ứng.

Đem đốt cháy hết 9g kim loại magie Mg trong không khí, ta thu được 15g hỗn hợp chất magie oxit MgO. Biết rằng magie cháy sẽ xảy ra phản ứng với oxi O 2 ở trong không khí.

a. Hãy viết phản ứng hóa học trên.

b. Hãy viết công thức về khối lượng của phản ứng xảy ra ở trên.

c. Hãy tính khối lượng của khí oxi đã tham gia phản ứng.

Đem đốt cháy m(g) cacbon cần 16g oxi, ta thu được 22g khí cacbonic. Bạn hãy tính m.

Đem đốt cháy 3,2g lưu huỳnh S ở trong không khí, ta thu được 6,4g lưu huỳnh đioxit. Bạn hãy tính khối lượng của oxi đã tham gia phản ứng.

Ta đem đốt cháy m(g) kim loại magie Mg ở trong không khí, ta thu được 8g hợp chất magie oxit (MgO). Biết rằng khối lượng magie Mg khi tham gia bằng 1,5 lần khối lượng của oxi (không khí) tham gia phản ứng.

a. Bạn hãy viết phản ứng hóa học.

b. Hãy tính khối lượng của Mg và oxi đã tham gia phản ứng.

Đá đôlomit (đây là hỗn hợp của CaCO 3 và MgCO 3), khi nung nóng đá này tạo ra 2 oxit là canxi oxit CaO, magie oxit MgO và thu được khí cacbon đioxit.

a. Hãy viết phản ứng hóa học xảy ra, cũng như phương trình khối lượng nung đá đolomit.

b. Nếu như nung đá đôlomit, sau phản ứng thu được 88 kg khí cacbon đioxit và 104 kg hai oxit các loại thì phải ta phải dùng khối lượng đá đôlomit là bao nhiêu?

A. 150kg B. 16kg C. 192kg D. Kết quả khác

Bạn hãy giải thích vì sao khi ta nung thanh sắt thì thấy khối lượng của thanh sắt tăng lên. Còn khi nung nóng đá vôi lại thấy khối lượng bị giảm đi?

Khi hòa tan cacbua canxi (CaCb. Nếu như ta dùng 41g CaC 2) vào nước (H 2O) ta thu được khí axetylen (C 2 thì thu được 13 g C 2H 2 và 37 g Ca(OH) 2. Vậy cần phải dùng bao nhiêu mililit nước cho phản ứng trên? Biết rằng khối lượng riêng của nước là 1g/ml. 2H 2) và canxi hiđroxit (Ca(OH) 2). a. Hãy lập phương trình khối lượng cho phản ứng trên.

Khi cho Mg tác dụng với axit clohiđric thì khối lượng của magie clorua (MgCl 2) nhỏ hơn tổng khối lượng của Mg và axit clohiđric khi tham gia phản ứng. Vậy, điều này có phù hợp với định luật bảo toàn khối lượng hay không? Bạn hãy giải thích.

【#7】Cơ Năng Là Gì? Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng Công Thức Tính Và Bài Tập Vận Dụng

Trong bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu Cơ năng là gì? Định luật bảo toàn cơ năng phát biểu ra sao, Cơ năng được tính theo công thức nào? để từ đó thấy được mối liên hệ mật thiết giữa động năng và thế năng của vật.

I. Cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường

– Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng của vật trong trọng trường (gọi tắt là cơ năng của vật).

– Cơ năng của vật kí hiệu là W, theo định nghĩa ta có thể viết:

– Định luật bảo toàn cơ năng: Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.

* Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường:

– Nếu động năng giảm thì thế năng tăng và ngược lại (động năng và thế năng chuyển hoá lẫn nhau).

– Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.

a) Chứng minh rằng A và B đối xứng với nhau qua CO.

b) Vị trí nào động năng cực đại? Cực tiểu?

c) Trong quá trình nào động năng chuyển hóa thành thế năng và ngược lại?

° Lời giải câu C1 trang 143 SGK Vật Lý 10:

a) Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng:

⇒ A và B đối xứng nhau qua CO.

(tại A và B vật dừng lại nên động năng bằng 0)

b) Chọn gốc thế năng tại O (là vị trí thấp nhất)

∗ Tại A và B có độ cao lớn nhất, vật dừng lại nên:

– Tại O: Vật có vận tốc lớn nhất khi chuyển động qua O nên:

c) Quá trình quả cầu nhỏ của con lắc chuyển động từ biên A về O thế năng giảm dần, chuyển hóa thành động năng. Ngược lại khi con lắc chuyển động từ O về A thì động năng giảm dần, chuyển hóa dần thành thế năng.

II. Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi

– Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây ra bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế’ năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn.

Viết công thức tính cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường.

– Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng của vật trong trọng trường.

Viết công thức tính cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.

– Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn.

* Bài 3 trang 144 SGK Vật Lý 10: Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng.

Định luật bảo toàn cơ năng: Khi một vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi (không có lực cản, lực ma sát,…) thì động năng và thế năng có sự biến đổi qua lại, nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng luôn được bảo toàn: W = hằng số.

* Bài 4 trang 144 SGK Vật Lý 10: Nêu một ví dụ về sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng trong trường hợp vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.

– Xét lò xo có độ cứng k, một đầu cố định, một đầu gắn vật nặng m. O là vị trí cân bằng, kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng, đến vị trí M khi lò xo dãn ra 1 đoạn Δl rồi thả nhẹ. (vật m trượt không ma sát trên một trục nằm ngang).

– Tại vị trí M: Vận tốc vật bằng 0, độ dãn lò xo là lớn nhất, do đó cơ năng

– Khi vật chuyển động về O, vận tốc vật tăng dần, độ biến dạng lò xo giảm dần, do đó: thế năng đàn hồi chuyển hóa dần sang động năng.

– Khi đến vị trí cân bằng O: động năng cực đại, thế năng bằng 0.

– Sau khi trượt qua vị trí cân bằng O, vật chuyển động về phía N (đối xứng M qua O): quá trình chuyển hóa ngược lại, từ động năng sang thế năng.

* Bài 5 trang 144 SGK Vật Lý 10: Cơ năng là một đại lượng

A. Luôn luôn dương

B. Luôn luông dương hoặc bằng không

C. Có thể dương, âm hoặc bằng không

D. Luôn luôn khác không.

◊ Chọn đáp án: C. Có thể dương, âm hoặc bằng không

– Vì theo định luật bảo toàn cơ năng: W = W t + W đ, trong đó W t = mgz, z là tọa độ cao của vật phụ thuộc vào việc chọn mốc thế năng, nên z có thể dương, âm, hoặc bằng 0 nên W t là giá trị đại số, như vậy W cũng là giá trị đại số.

* Bài 6 trang 144 SGK Vật Lý 10: Khi có tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi thì cơ năng của vật được tính như thế nào?

– Khi có tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi (chẳng hạn như chuyển động của vật nặng gắn vào đầu lò xo treo thẳng đứng) thì cơ năng của vật được tính theo công thức:

* Bài 7 trang 145 SGK Vật Lý 10: Một vật nhỏ được ném lên từ một điểm M phía trên mặt đất; vật lên tới điểm N thì dừng và rơi xuống. Bỏ qua sức cản của không khí. Trong quá trình MN

A. động năng tăng

B. thế năng giảm

C. cơ năng cực đại tại N

D. cơ năng không đổi

◊ Chọn đáp án: D. cơ năng không đổi

– Vì bỏ qua sức cản của không khí nên trong quá trình MN cơ năng không đổi.

* Bài 8 trang 145 SGK Vật Lý 10: Từ điểm M (có độ cao so với mặt đất bằng 0,8 m) ném lên một vật với vận tốc đầu 2 m/s. Biết khối lượng của vật bằng 0,5 kg, lấy g = 10 m/s 2. Cơ năng của vật bằng bao nhiêu?

A. 4 J B. 1 J C. 5 J D. 8 J

◊ Chọn đáp án: C. 5 J

+ Ta chọn mốc thế năng tại mặt đất, như vậy tại điểm M ta có:

– Vật cơ năng của vật là:

【#8】Bài 23. Động Lượng. Định Luật Bảo Toàn Động Lượng

CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

Khi một hệ vật chuyển động thì nói chung vị trí, vận tốc, gia tốc…của các vật trong hệ thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp có thể tìm được những đại lượng đặc trưng cho trạng thái của hệ không thay đổi theo thời gian. Đó là những đại lượng bảo toàn. Nếu đại lượng bảo toàn là một vô hướng thì giá trị của nó không đổi; nếu đại lượng bảo toàn là một vectơ thì phương, chiều và độ lớn của nó không đổi.

Các định luật bảo toàn cơ bản của cơ học:

Bảo toàn động lượng;

Bảo toàn cơ năng.

Các định luật này cho phép ta hiểu được sâu sắc nhiều thông tin về chuyển động của một hệ và vận dụng có hiệu quả trong việc giải nhiều bài toán cơ học.

23

ĐỘNG LƯỢNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

1. Kiến thức

– Định nghĩa được động lượng, nêu được hệ quả: lực với cường độ đủ mạnh tác dụng lên một vật trong một khoảng thời gian ngắn có thể làm cho động lượng của vật biến thiên.

– Từ định luật II Niu-tơn suy ra được định lí biến thiên động lượng.

– Phát biểu được định nghĩa hệ cô lập.

– Phát biểu được định luật bảo toàn động lượng.

2. Kỹ năng

– Vận dụng được định luật bảo toàn động lượng để giải bài toán va chạm mềm.

– Giải thích được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực.

3. Thái độ

– Có ý thức vận dụng kiến thức Vật lí để giải thích các hiện tượng trong thực tế.

– Thích chơi các môn thể thao nhằm phát huy “Một tinh thần minh mẫn trong một thân thể tráng kiện – A sound mind in a sound body”

Chúng ta đều biết trong tương tác giữa hai vật có sự biến đổi vận tốc của các vật. Vậy hệ thức nào liên hệ giữa vận tốc giữa các vật trước và sau tương tác với khối lượng của chúng không? Và đại lượng gì sẽ đặc trưng cho sự truyền chuyển động giữa các vật trong tương tác, đại lượng này tuân theo quy luật nào?

I – ĐỘNG LƯỢNG

1. Xung lượng của lực

a) Ta hãy xét những ví dụ sau:

– Cầu thủ đá vô lê đã đưa bóng vào lưới đối phương (Video 23.1).

– Hòn bi đang chuyển động nhanh, chạm vào thành bàn, đổi hướng (Video 23.2).

– Hai hòn bi va chạm vào nhau, đổi hướng (Video 23.3).

Trong những thí dụ trên, các vật (quả bóng, hòn bi…) đã chịu tác dụng của ngoại lực trong một khoảng thời gian ngắn. Do thời gian tác dụng rất ngắn nên ta phải tạo ra những lực có độ lớn đáng kể làm đổi hướng chuyển động của vật. Nói cách khác: Lực có độ lớn đáng kể tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ngắn có thể gây ra biến đổi đáng kể trạng thái chuyển động của vật.

được định nghĩa là Δt b) Khi một lực tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian Δt thì tích xung của lực trong khoảng thời gian .

Ở định nghĩa này, ta giả thiết lực không đổi trong khoảng thời gian tác dụng Δt.

Đơn vị xung của lực: Niu-tơn giây (N.s).

Video 23.1. Nếu Real Madrid cần một cú vô lê quyết định để mang lại danh hiệu Champions League thứ 9 trong lịch sử CLB hoàng gia Tây Ban Nha, người làm được điều đó chỉ có thể là Zidane. Với cú sút đẳng cấp nâng tỉ số lên 2 – 1, Zidane và các đồng đội đã chính thức có được danh hiệu cao quý thứ 9 tại đấu trường Châu Âu

Video 23.2

Video 23.3

2. Động lượng

a) Tác dụng của xung của lực có thể giải thích dựa vào định luật II Niu-tơn. Giả sử lực (không đổi) tác dụng lên một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc . Trong khoảng thời gian tác dụng Δt nhỏ, vận tốc của vật biến đổi thành nghĩa là vật đã có gia tốc.

Theo định luật II Niu-tơn:

Þ

(23.1)

Vế phải của hệ thức này chính là xung của lực trong khoảng thời gian Δ t; ở vế trái xuất hiện độ biến thiên của đại lượng

b) Đại lượng được gọi là động lượng của một vật.

Động lượng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc là đại lượng xác định bởi công thức:

(23.2)

Động lượng là một vectơ cùng hướng với vận tốc của vật (Hình 23.1). Đơn vị động lượng là kilôgam mét trên giây (kí hiệu là kgm/s).

Hình 23.1

c) Dạng khác của định luật II Niu-tơn

Hệ thức (20.l) có thể viết dưới dạng:

(23.3)

Độ biến thiên động lượng của một vật trong một khoảng thời gian nào đó bằng xung của lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.

Phát biểu trên được gọi là định lí biến thiên động lượng. Có thể coi đó là một cách phát biểu khác của định luật II Niu-tơn.

Ý nghĩa: Lực tác dụng đủ mạnh trong một khoảng thời gian thì có thể gây ra biến thiên động lượng của vật.

1. Chứng minh công thức (23.3).

II – ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

1. Hệ cô lập (hệ kín)

Một hệ nhiều vật được gọi là cô lập khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực ấy cân bằng nhau. Trong hệ cô lập chỉ có các nội lực trực đối nhau theo định luật III Niu-tơn.

2. Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập

Xét một hệ cô lập gồm hai vật nhỏ có khối lượng m 1 và m 2 tương tác nhau.

Theo định luật III Niu-tơn:

hay

Áp dụng (23.3), ta được:

. Nghĩa là biến thiên động lượng của hệ bằng 0 hay là động lượng của hệ không đổi.

Từ kết quả nhiều thí nghiệm, nhiều hiện tượng khác nhau, ta rút ra định luật bảo toàn động lượng.

Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn.

++ … + = vectơ không đổi (23.6)

Định luật bảo toàn động lượng có nhiều ứng dụng thực tế như để giải các bài toán về va chạm, giải thích hiện tượng súng giật khi bắn

(Video 23.6), … Định luật này cũng là cơ sở của nguyên tắc chuyển động bằng phản lực của các máy bay, tên lửa ( Video 23.7) ,…

Video 23.4. Minh hoạ

Video 23.5. Minh hoạ

Video 23.6. Súng giật khi bắn

Video 23.7. Phóng vệ tinh Vinasat-1

3. Va chạm mềm

Xét một vật khối lượng m 1, chuyển động trên một mặt phẳng ngang với vân tốc là một hệ cô lập.đến va chạm vào một vật có khối lượng m 2 đang đứng yên (Video 23.8). Sau va chạm hai vật nhấp làm một và cùng chuyển động với vận tốc. Va chạm của hai vật như vậy gọi là va chạm mềm. Vì không có ma sát nên các ngoại lực tác dụng gồm có các trọng lực & các phản lực pháp tuyến chúng cân bằng nhau: Hệ

Theo định luật bảo toàn động lượng ta có :

m 1= (m 1 + m 2)

Þ

Các vectơ vận tốc cùng hướng:

4. Chuyển động bằng phản lực

Một quả tên lửa có khối lượng M chứa một khối khí khối lượng m. Khi phóng tên lửa khối khí m phụt ra phía sau với vận tốc thì tên khối lượng M chuyển động với vận tốc (Video 23.9).

Lúc đầu động lượng của tên lửa bằng không:

Khí phụt ra, động lượng của hệ:

Coi tên lửa là hệ cô lập, theo định luật bảo toàn động lượng ta có:

m + M =

Þ = –

Ta thấy ngược hướng với nghĩa là tên lửa bay về phía trước, ngược với hướng khí phụt ra.

Video 23.8. Va chạm mềm trên đệm không khí

Video 23.9

Video 23.10. Mô hình tên lửa nhiều tầng

Câu 1. Nêu định nghĩa, viết biểu thức động lượng của một vật và nêu tên đơn vị các ĐLVL có trong đó?

Câu 2. Khi nào động lượng của một vật biến thiên?

Câu 3. Phát biểu định luật bảo toàn động lượng? Biểu thức?

Câu 4. Em hãy kể các chuyển động bằng phản lực mà em biết?

23.1. Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải để được một câu có nội dung đúng.

23.2. Một vật có khối lượng 2 kg rơi tự do xuống đất trong khoảng thời gian 0,5s. Độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian đó là bao nhiêu?

A. 5,0 kg.m/s. C. 10 kg.m/s.

B. 4,9 kg.m/s. D. 0,5 kg.m/s.

Cho g = 9,8 m/s 2.

23.3. Trong quá trình nào sau đây, động lượng của ô tô được bảo toàn?

A. Ô tô tăng tốc.

B. Ô tô giảam tốc.

C. Ô tô chuyển động tròn đều.

D. Ô tô chuyển động thẳng đều trên đường có ma sát.

23.4. Tính lực đẩy trung bình của hơi thuốc súng lên đầu đạn ở trong nòng một súng trường bộ binh, biết rằng đầu đạn có khối lượng 10 g, chuyển động trong nòng súng nằm ngang trong khoảng 10-3 s, vận tốc đầu bằng 0, vận tốc khi đến đầu nòng súng v = 865 m/s.

23.5. Một toa xe khối lượng 10 tấn đang chuyển động trên đường ray nằm ngang với vận tốc không đổi v = 54 km/h. Người ta tác dụng lên toa xe một lực hãm theo phương ngang. Tính độ lớn trung bình của lực hãm nếu toa xe dừng lại sau :

a) 1 giờ 40 phút.

b) 10 giây.

23.6. Một vật nhỏ khối lượng m 0 đặt trên một toa xe khối lượng m. Toa xe này có thể chuyển động trên một đường ray nằm ngang không ma sát. Ban đầu hệ đứng yên. Sau đó cho m­ 0 chuyển động ngang trên toa xe với vận tốc. Xác định vận tốc chuyển động của toa xe trong hai trường hợp:

a) là vận tốc của m 0 đối với mặt đất.

b) là vận tốc của m 0 đối với toa xe.

23.7*. Có một bệ khối lượng 10 tấn có thể chuyển động trên đường ray nằm ngang không ma sát. Trên bệ có gắn một khẩu pháo khối lượng 5 tấn. Giả sử khẩu pháo chứa một viên đạn khối lượng 100 kg và nhả đạn theo phương ngang với vận tốc đầu nòng 500 m/s (vận tốc đối với khẩu pháo). Xác định vận tốc của bệ pháo ngay sau khi bắn, trong các trường hợp sau:

1. lúc đầu hệ đứng yên.

2. Trước khi bắn, bệ pháo chuyển động với vận tốc 18 km/s:

a) Theo chiều bắn.

b) Ngược chiều bắn.

23.8. Một xe chở cát khối lượng 38 kg đang chạy trên đường nằm ngang không ma sát với vận tốc 1 m/s. Một vật nhỏ khối lượng 2 kg bay ngang với vận tốc 7 m/s (đối với mặt đất) đến chui vào cát và nằm yên trong cát. Xác định vận tốc mới của xe. Xét hai trường hợp :

a) Vật bay đến ngược chiều xe chạy.

b) Vật bay đến cùng chiều xe chạy.

(VTC News) – Cơ quan quản lý hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) đã phóng thử thành công tên lửa đẩy Ares I-X vào ngày hôm qua 28/10 theo giờ địa phương từ căn cứ vũ trụ Kennedy, bang Florida.

Mục đích của lần phóng này là thử nghiệm công nghệ phát triển thiết bị phóng có người lái trong tương lai để có thể thay thế đội tàu con thoi sắp “về hưu” và phục vụ tham vọng đưa người lên mặt trăng của Mỹ.

NASA đã mất gần 4 năm với kinh phí 350 triệu USD cho tên lửa này. Hôm 27/10 vừa qua Mỹ đã hủy bỏ vụ phóng tên lửa Ares I-X vì thời tiết xấu.

Tên lửa Ares I-X được phóng lên và bay khoảng 2 phút trước khi rơi xuống Đại Tây Dương, nhưng các kỹ sư của NASA hy vọng sẽ biết được những thông tin đáng giá về hoạt động của tên lửa Ares I-X nhờ 700 thiết bị cảm ứng được gắn trên tên lửa này.

Lê Dũng (Theo Press, BBC)

Con mực bơi như thế nào?

Hẳn bạn sẽ vô cùng ngạc nhiên khi nghe nói: Với nhiều sinh vật thì phương pháp hoang đường “tự túm tóc để nâng mình lên trên” lại chính là cách di chuyển thông thường của chúng ở trong nước. Mực cũng thế.

Con mực và nói chung đa số các động vật nhuyễn thể lớp đầu túc đều di chuyển trong nước theo cách: lấy nước vào lỗ máng qua khe hở bên và cái phễu đặc biệt ở đằng trước thân, sau đó chúng dùng sức tống tia nước qua cái phễu đó. Như thế, theo định luật phản tác dụng, chúng nhận được một sức đẩy ngược lại đủ để thân chúng bơi khá nhanh về phía trước. Ngoài ra con mực còn có thể xoay ống phễu về một bên hoặc về đằng sau và khi ép mình để đẩy nước ra khỏi phễu thì nó có thể chuyển động theo bất kỳ hướng nào cũng được.

Chuyển động của con sứa cũng tương tự như thế: nó co các cơ lại để đẩy nước từ dưới cái thân hình chuông của nó ra và như thế nó bị đẩy về phía ngược lại. Chuyển động của bọ nước, của các ấu trùng chuồn chuồn và nhiều loài động vật dưới nước khác cũng theo phương pháp này.

(Theo: Vật lí vui)

【#9】Lý Thuyết Và Phương Pháp Giải Các Dạng Bài Tập Điện Tích. Định Luật Coulomb

1. Có hai loại điện tích: Điện tích âm (-) và điện tích dương (+)

+ Hai điện tích cùng dấu: Đẩy nhau;

+ Hai điện tích trái dấu: Hút nhau;

Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm q 1; q 2 đặt cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số điện môi ε là có:

– Điểm đặt: trên 2 điện tích.

– Phương: đường nối 2 điện tích.

– Độ lớn: ;Trong đó: k = 9.10 9Nm 2C-2; e là hằng số điện môi của môi trường

4. Nguyên lý chồng chất lực điện: Giả sử có n điện tích điểm q 1, q 2,….,q n tác dụng lên điện tích điểm q những lực tương tác tĩnh điện thì lực điện tổng hợp do các điện tích điểm trên tác dụng lên điện tích q tuân theo nguyên lý chồng chất lực điện.

Khi cho 2 quả cầu nhỏ nhiễm điện tiếp xúc sau đó tách nhau ra thì tổng điện tích chia đều cho mỗi quả cầu

Hiện tượng xảy ra tương tự khi nối hai quả cầu bằng dây dẫn mảnh rồi cắt bỏ dây nối

Khi chạm tay vào quả cầu nhỏ dẫn điện đã tích điện thì quả cầu mất điện tích và trở về trung hòa

B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

: Xác định lực tương tác giữa 2 điện tích và các đại lượng trong công thức định luật Cu – lông.

Phương pháp : Áp dụng định luật Cu – lông.

– Phương , chiều , điểm đặt của lực ( như hình vẽ)

– Độ lớn : F =

– Chiều của lực dựa vào dấu của hai điện tích : hai điện tích cùng dấu : lực đẩy ; hai điện tích trái dấu : lực hút

Phương pháp : Dùng nguyên lý chồng chất lực điện.

– Lực tương tác của nhiều điện tích điểm lên một điện tích điểm lên một điện tích điểm khác :

– Biểu diễn các các lực bằng các vecto , gốc tại điểm ta xét .

-Vẽ các véc tơ hợp lực theo quy tắc hình bình hành .

– Tính độ lớn của lực tổng hợp dựa vào phương pháp hình học hoặc định lí hàm số cosin.

*Các trường hợp đăc biệt:

a. Tính lực tương tác giữa chúng.

b. Để lực này tăng lên 4 lần thì khoảng cách giữa chúng là bao nhiêu.

c. Đưa hệ này vào nước có thì lực tương tác giống câu a. Tìm khoảng cách giữa hai điện tích lúc này.

Hai điện tích điểm bằng nhau, đặt trong chân không cách nhau một khoảng r 1 = 2 cm. Lực tương tác giữa chúng là 1,6.10-4 N.

a) Tìm độ lớn hai điện tích đó?

b) Khoảng cách r 2 giữa chúng là bao nhiêu để lực tác dụng giữa chúng là 2,5.10-4 N?

Hai điện tích điểm q 1 = -10-7 C và q 2 = 5.10-8 C đặt tại hai điểm A và B trong chân không cách nhau 5 cm. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích q 0 = 2.10-8 C đặt tại điểm C sao cho CA = 3 cm, CB = 4 cm.

Hai điện tích q 1 = 8.10-8 C và q 2 = -8.10-8 C đặt tại A và B trong không khí cách nhau một khoảng AB = 6 cm. Xác định lực điện tác dụng lên q 3 = 8.10-8 C đặt tại C nếu :

a) CA = 4 cm và CB = 2 cm.

b) CA = 4 cm và CB = 10 cm.

c) C nằm trên trung trực AB và F = 2F1.cosα = 2.F1. = 27,65.10-3 N

Bài 5 : Hai điện tích cách nhau 30cm trong chân không thì tương tác nhau bằng một lực có độ lớn F. nếu nhúng chúng vào trong rượu (không đổi khoảng cách) thì lực tương tác giảm đi 27 lần.

a) xác định hằng số điện môi của rượu

b) Phải giảm khoảng cách của chúng bao nhiêu để lực tương tác giữa chúng vẫn như trong chân không.

Hai quả cầu nhỏ được tích điện bằng nhau nhưng trái dấu nhau đặt tại hai điểm A và B cách nhau 4cm trong chân không. Lực hút giữa chúng là 8,1.10-4 N.

a. Tính độ lớn điện tích mỗi quả cầu

b. Cho hai quả cầu vào môi trường có =4. Muốn lực hút giữa chúng không thay đổi thì khoảng cách giữa hai quả cầu trong trường hợp này là bao nhiêu ?

c. Giả sử hai quả cầu đặt trong môi trường có hằng số điện môi là ‘ . Khoảng cách vẫn là 4cm và lực hút là 2,7.10-4N. Hãy tính hằng số điện môi ‘ .

d. Cho hai quả câu chạm vào nhau rồi tách ra xa. Tính điện tích mỗi quả cầu sau khi tách ra.

Bài 7: Ba điện tích q 1 = q 2 = q 3 = 1,6.10-19C đặt trong không khí tại ba đỉnh của một tam giác đều với cạnh 16cm. Xác định véctơ lực tác dụng lên q 3?.

【#10】Định Luật Ôm Đối Với Toàn Mạch

A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT I. Định luật Ôm đối với toàn mạch 1. Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần

Ta có I = $large frac{U_{N}}{R_{N}}$ với $U_{N}$ là hiệu điện thế hai đầu mạch và $R_{N}$ là điện trở tương đương của mạch ngoài.

Theo trên ta có $U_{N}$ = I$R_{N}$; tích số I$R_{N}$ được gọi là độ giảm điện thế mạch ngoài.

2. Định luật Ôm đối với toàn mạch

Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.

Ta có với $R_{N}$ là điện trở tương đương của mạch ngoài và $R_{N}$ + r là điện trở toàn phần của mạch.

3. Chú ý

Theo trên, ta được:

Như vậy, suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong.

Ta cũng có

III. Nhận xét

Khi $R_{N}$ $approx$ 0 thì , ta nói nguồn điện bị đoản mạch (đối với pin thì mau hết pin, đối với acquy sẽ làm hỏng acquy)

1. Định luật Ôm đối với toàn mạch và định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng thì công của nguồn điện tỏa ra trong mạch kín chính bằng tổng nhiệt lượng tỏa ra ở mạch ngoài và mạch trong Q = ($R_{N}$ + r)$I^{2}$t.

Ta có A = Q ⇒

Như vậy, định luật Ôm đối với toàn mạch hoàn toàn phù hợp với định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

2. Hiệu suất của nguồn điện B. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý

1. Phát biểu và viết được công thức của định luật Ôm cho toàn mạch. Hiểu được thế nào là điện trở ngoài R (Cần lưu ý nếu mạch ngoài có nhiều điện trở thì R là điện trở tương đương) và điện trở toàn phần R + r.

2. Hiểu được vì sao cần và cách tránh trường hợp đoản mạch nguồn điện.

3. Thấy và trình bày được mối quan hệ giữa suất điện động và độ giảm điện thế ở mạch ngoài và mạch trong.

5. Hiểu và viết được công thức tính hiệu suất của nguồn điện.

C. ĐỀ BÀI TẬP Bài 1

Câu nào sau đây sai khi nói về suất điện động của nguồn điện

A. Suất điện động có đơn vị là vôn (V).

B. Suất điện động là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện.

C. Do suất điện động có giá trị bằng tổng độ giảm thế ở mạch ngoài và mạch trong nên khi mạch ngoài hở (I = 0)

thì .

D. Số vôn ghi trên mỗi nguồn điện cho biết trị số của suất điện động của nguồn đó.

Bài 3

Có mạch điện như hình vẽ, = 6V, r = 1$Omega$; $R_{1}$ = 2$Omega$; $R_{2}$ = 9$Omega$. Hiệu điện thế giữa A và B ($U_{AB}$) có trị số:

A. $U_{AB}$ = 4,5V

B. $U_{AB}$ = 6V

C. $U_{AB}$ = 5,5V

D. $U_{AB}$ = 5,0V

Bài 4

Cho mạch điện như hình vẽ:

= 1,5V; r = $large frac{1}{3}$$Omega$

$R_{1}$ = 4$Omega$; $R_{2}$ = 8$Omega$. Tính:

1. Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở.

2. Công suất của nguồn điện.

3. Hiệu suất của nguồn.

Bài 5

Cho mạch điện như hình vẽ.

Ampe kế A có $R_{a}$ $approx$ 0, vôn kế V có $R_{V}$ rất lớn và chỉ 1,2V, A chỉ 0,3A. Tính điện trở trong r của nguồn.

Bài 6

Cho mạch điện như hình vẽ.

$R_{1}$ = 6$Omega$, $R_{2}$ = 5,5$Omega$

V có điện trở $R_{V}$ rất lớn, A và k có điện trở rất nhỏ.

– Khi k mở, V chỉ 6V.

– Khi k đóng, V chỉ 5,75V và A chỉ 0,5A.

Tính suất điện động và điện trở trong r của nguồn.

Bài 7

Có mạch điện như hình vẽ.

= 6V; r = 1$Omega$

$R_{1}$ = 20$Omega$; $R_{2}$ = 30$Omega$; $R_{3}$ = 5$Omega$. Tính:

1. Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở và hiệu điện thế hai đầu mạch ngoài.

2. Công suất tiêu thụ của $R_{1}$ và điện năng tiêu thụ của mạch ngoài trong thời gian 2 phút

Bài 8

Cho mạch điện như hình vẽ. Các vôn kế có điện trở rất lớn, ampe kế và khóa K có điện trở rất nhỏ.

– k mở, V chỉ 16V.

– k đóng, $V_{1}$ chỉ 10V, $V_{2}$ chỉ 12V, A chỉ 1A.

Tính điện trở trong của nguồn. Biết $R_{3}$ = 2$R_{1}$.

Bài 9

Có mạch điện như hình vẽ.

= 12,5V; r = 1$Omega$

$R_{1}$ = 10$Omega$; $R_{2}$ = 30$Omega$;

$R_{3}$ = 20$Omega$; $R_{4}$ = 40$Omega$;

Tính:

1. Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở.

2. Công suất trên điện trở $R_{2}$

3. Hiệu điện thế giữa M và N. Muốn đo hiệu điện thế này thì cực dương của vôn kế mắc vào điểm nào?

Bài 10

Có mạch điện như hình vẽ.

= 6V; r = 1$Omega$

$R_{1}$ = $R_{4}$ = $R_{5}$ = 4$Omega$;

$R_{2}$ = 8$Omega$; $R_{3}$ = 2$Omega$

$R_{K}$ $approx$ 0. Tính hiệu điện thế giữa N và B khi:

1. k mở;

2. k đóng

Bài 11

Cho mạch điện như hình vẽ.

Các đèn sáng bình thường.

Tính:

1. Điện trở $R_{1}$ và $R_{2}$.

2. Công suất của nguồn.

Bài 12

Cho mạch điện như hình vẽ.

1. Điều chỉnh R để công suất mạch ngoài là 11W. Tính giá trị R tương ứng. Tính công suất của nguồn trong trường hợp này.

2. Phải điều chỉnh R có giá trị bao nhiêu để công suất trên R lớn nhất?

Bài 13

Cho mạch điện như hình vẽ.

= 12V; r = 3$Omega$; $R_{1}$ = 12$Omega$.

Hỏi $R_{2}$ bằng bao nhiêu để công suất tiêu thụ mạch ngoài là lớn nhất? Tính công suất này.

D. HƯỚNG DẪN GIẢI Bài 1

Ta có

* Khi mạch hở thì I = 0 nên I$R_{N}$ = 0; Ir = 0 nhưng , tức là suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng hiệu điện thế giữa hai cực của nó khi mạch ngoài hở ⇒ chọn C.

Bài 2

⇒ chọn D.

Bài 3

⇒ Chọn A.

Bài 4

1. Điện trở tương đương mạch ngoài:

Cường độ mạch chính:

Hiệu điện thế hai đầu mạch ngoài:

Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở:

2. Công suất của nguồn điện là:

3. Hiệu suất nguồn:

Bài 5

V chỉ $U_{2V}$ = 1,2V

A chỉ I = 0,3A

Ta có: $U_{1}$ = I$R_{1}$ = 0,3.5 = 1,5V

Hiệu điện thế hai đầu mạch ngoài:

Bài 6 Bài 7

1) Điện trở tương đương:

Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở:

Hiệu điện thế hai đầu mạch ngoài:

2. – Công suất của $R_{1}$:

– Công của mạch ngoài:

Bài 8

k mở, V chỉ $U_{m}$ với:

Khi k đóng, do các vôn kế có điện trở lớn và ampe kế, khóa k có điện trở nhỏ nên mạch gồm $R_{1}$ nt $R_{2}$ nt $R_{3}$. Ta có:

Vôn kế $V_{1}$ chỉ $U_{12}$ = $U_{1}$ + $U_{2}$ = 10V (1)

Vôn kế $V_{2}$ chỉ $U_{23}$ = $U_{2}$ + $U_{3}$ = 12V (2)

Trừ (1) và (2) theo từng vế, ta có:

$U_{3}$ – $U_{1}$ = 2V

Mà $U_{3}$ = 2$U_{1}$ (do $R_{3}$ = 2$R_{1}$ và $R_{3}$ nt $R_{1}$)

nên 2$U_{1}$ – $U_{1}$ = 2V

⇒ $U_{1}$ = 2V

Lúc này V chỉ $U_{N}$ = $U_{1}$ + $U_{23}$ = 2 + 12 = 14V

Bài 9

1. Điện trở tương đương:

Cường độ dòng điện:

2. Công suất trên $R_{2}$:

3. $U_{MN}$ = $U_{MA}$ + $U_{AN}$ = -$I_{1}R_{1}$ + $I_{3}R_{3}$

Khi đó hiệu điện thế giữa M và N thì cực dương vôn kế mắc ở M.

Bài 10

1. Khi k mở mạch gồm [($R_{2}$ nt $R_{5}$) // $R_{4}$] nt $R_{3}$.

2. Khi k đóng, ta có $R_{1}.R_{4}$ = $R_{2}.R_{3}$ = 16$Omega ^{2}$ nên cầu cân bằng, dòng điện không qua $R_{5}$. Ta có thể xem mạch gồm ($R_{1}$ nt $R_{3}$) // ($R_{2}$ nt $R_{4}$).

Bài 11

Cường độ dòng điện:

Hiệu điện thế:

1. Điện trở:

2. Công suất của nguồn:

Bài 12

1. Ta có:

Giải phương trình trên ta có 2 nghiệm là:

R = 11$Omega$ và R = $large frac{1}{11}$$Omega$

Công suất của nguồn lúc này là:

(Ta thấy ứng với R = $large frac{1}{11}$$Omega$, cường độ dòng điện qua mạch quá lớn, không phù hợp với thực tế.)

Bài 13

Gọi R là điện trở tương đương của $R_{1}$ và $R_{2}$. Giải tương tự câu 2 bài trên, ta có công suất mạch ngoài lớn nhất khi:

R = r = 3$Omega$

Cường độ dòng điện qua mạch là: