Bạn đang xem bài viết Ứng Dụng Định Luật Bảo Toàn Động Lượng Để Chế Tạo Tên Lửa Nước » Trung Tâm Giáo Dục Nghề Nghiệp được cập nhật mới nhất trên website 2atlantic.edu.vn. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất.
I. Lý do chọn đề tài
Vật lý học là môn học thực nghiệm và có vai trò hết sức quan trọng đối với sự phát triển của nhân loại. Từ việc tìm ra những quy luật vận động của thế giới tự nhiên, các nhà vật lý đã tìm ra những định luật, những nguyên lý, những lý thuyết để giải thích và làm cơ sở để các nhà khoa học áp dụng vào thực tiễn. Một trong những định luật quan trọng đã đưa con người vươn tầm với của mình ra xa vũ trụ đó là định luật bảo toàn động lượng. Đối với việc dạy học Vật lý trong nhà trường phổ thông, nhiệm vụ của người giáo viên không chỉ truyền thụ cho học sinh những kiến thức cơ bản của khoa học Vật lý mà còn cần phải có những thông tin để học sinh thấy được Vật lý học phát triển không ngừng và gắn liền với thực tiễn. Bên cạnh đó cần có những buổi ngoại khoá để tạo sân chơi, tạo điều kiện cho học sinh nghiên cứu, tìm hiểu và thực hiện ứng dụng Vật lý vào đời sống. Một chương trình ngoại khoá sẽ thật sự hấp dẫn và hiệu quả nếu chúng ta kết hợp một sân chơi về kiến thức Vật lý và ứng dụng chế tạo những thí nghiệm, những mô hình đơn giản mà học sinh có thể làm được. Định luật bảo toàn động lượng là một định luật được áp dụng rất nhiều trong việc chế tạo những động cơ chuyển động bằng phản lực. Nó rất gần gũi với thực tế đồng thời học sinh hoàn toàn có thể chế tạo các mô hình ứng dụng của nó. Tên lửa nước là một trong số đó.
II. Nội dung đề tài
* Cơ sở lý thuyết
Định luật bảo toàn động lượng là một định luật quan trọng trong chương trình vật lý phổ thông. Việc ứng dụng định luật bảo toàn động lượng vào cuộc sống rất phổ biến. Ta có thể bắt gặp ở chuyển động của tên lửa, máy bay phản lực, chuyển động của pháo thăng thiên, chuyển động giật lùi của súng và khẩu đại bác khi bắn, chuyển động của các con vật ở dưới nước như bạch tuộc… và gần gũi hơn là chuyển động của quả bong bóng sau khi được thổi đầy hơi v.v.. Đề tài nhằm mục tiêu giúp học sinh ứng dụng định luật bảo toàn động lượng thiết kế các “động cơ” chuyển động bằng phản lực đơn giản. Nhưng trước hết để học sinh có thể làm được thì cần hiểu rõ nội dung của định luật bảo toàn động lượng cũng như chuyển động bằng phản lực.
1. Hệ cô lập (hệ kín)
Một hệ vật (gồm nhiều vật) được gọi là hệ kín nếu chỉ có những lực của các vật trong hệ tác dụng lẫn nhau (nội lực) mà không có tác dụng từ các vật bên ngoài hệ ( ngoại lực), hoặc nếu có thì các lực này phải tự triệt tiêu lẫn nhau.
2. Động lượng
Động lượng là một đại lượng vật lý được đo bằng tích của khối lượng và vận tốc của vật. Động lượng có hướng cùng hướng với vectơ vận tốc, có đơn vị kgm/s trong hệ SI.
3. Định luật bảo toàn động lượng
Trong một hệ cô lập, tổng động lượng của hệ kín được bảo toàn.
4. Chuyển động bằng phản lực
Trong một hệ kín đứng yên, nếu có một phần của vật chuyển động theo một hướng thì phần còn lại sẽ chuyển động theo hướng ngược lại; chuyển động theo nguyên tắc đó gọi là chuyển động bằng phản lực. Ví dụ xét một khẩu đại bác đang đứng yên có khối lượng M, mang viên đạn m. Bắn viên đạn theo phương nằm ngang với vận tốc v về phía trước. Bỏ qua mọi ma sát, hệ khẩu đại bác và viên đạn trước và sau khi bắn là hệ kín. Gọi V là vận tốc khẩu đại bác. Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
m. v ⃗ + M. V ⃗ = 0 ⟹ V ⃗ = – (m.v ⃗)/M
Vậy sau khi bắn khẩu đại bác giật lùi trở lại phía sau.
Đó là chuyển động bằng phản lực. Vì thế khẩu đại bác thường được thiết kế rất nặng so với đạn để khi bắn khẩu đại bác ít bị giật lùi. Cũng giống như khi bắn súng trường, ta thường phải áp bán súng rất chặt vào bả vai để hạn chế sự giật lùi của súng, làm tăng độ chính xác khi bắn mục tiêu.
Những chiếc máy bay phản lực hiện đại có tốc độ khoảng 900km/h đến hơn 1300km/h. Động cơ được thiết kế ở phần đầu có máy hút và nén khí. Khi nhiên liệu cháy, hỗn hợp khí sinh ra bị đẩy về phía sau tạo ra phản lực đẩy máy bay về trước, đồng thời làm quay tuabin của máy nén. Động cơ tên lửa cũng hoạt động theo cùng nguyên tắc nhưng chỉ khác động cơ tên lửa không cần đến môi trường khí quyển bên ngoài, tức là động cơ tên lửa chỉ đốt cháy phần nhiên liệu mang theo và khí phụt ra ngoài gay nên phản lực chứ không cần hút không khí từ bên ngoài vào.
6. Tên lửa nước
Tên lửa nước hoạt động theo nguyên tắc phản lực: – Không khí được bơm vào trong thân tên lửa làm gia tăng áp suất. – Khi tên lửa được phóng ,do áp suất trong thân tên lửa cao hơn bên ngoài nên không khí sẽ phun ra ngoài theo lỗ hổng ở đuôi tên lửa (miệng chai). Tên lửa sẽ được đẩy về phía trước theo định luật bảo toàn động lượng: MV = mv Trong đó: M: Là khối lượng của tên lửa. V: Là vận tốc của tên lửa. m: Là khối lượng của khí và nước phun ra. v: Là vận tốc của khí và nước. – Như vậy, nước được cho vào tên lửa nhằm tăng khối lượng và động lượng vật chất phun ra và do đó sẽ làm tăng vận tốc tên lửa.
II. Hướng dẫn chế tạo tên lửa nước (Water Rocket)
1. Cấu tạo
Tên lửa nước được chế tạo từ chai nhựa dung tích 1,5 lít. Nhiên liệu là hỗn hợp nước và không khí. Bệ phóng là khung được ghép từ các ống PVC.
2. Nguyên tắc hoạt động
Không khí được bơm vào chai chứa nước. Khi áp suất trong chai tăng cao thì nước và không khí sẽ phụt ra phía sau đẩy tên lửa bay về trước.
3. Các bước thực hiện chế tạo tên lửa nước 3.1 Chuẩn bị
– Hai chai nhựa loại 1,5 lít, đường kính miệng ống 21mm – Giấy bìa cứng – 1m25 ống nước PVC đường kính 21mm: cắt thành 7 đoạn, 6 đoạn dài 15cm, 1 đoạn dài 35cm – 1 đoạn ống PVC 42mmm dài 5cm – 4 đầu bịt ống 21mm – 3 nối ống 21mm chữ T – 10 sợi dây rút nhựa (lạt nhựa) – 1 van xe máy (hoặc van xe đạp) – 1 miếng săm xe – Keo dán ống PVC – 1 cuộn keo lụa quấn ống nước. – 1 đồng hồ đo áp suất
3.2 Thực hiện a. Phần cánh
Cánh tên lửa nước có thể được làm từ giấy bìa cứng, nhựa dẻo hay bất kỳ vật liệu nào có độ cứng và dễ cắt ghép. Thông thường ta làm tên lửa nước có 3 cánh.
Sau đó ghép cánh vào đuôi tên lửa nước, là phần đầu của chai nước ngọt, có thể ghép trực tiếp vào chai hoặc ghép qua lớp vỏ bao phía ngoài. Chú ý tránh làm chai nước ngọt bị thủng vì như thế nước sẽ bị rò rỉ ra ngoài, tên lửa nước sẽ không đạt đươc hiệu suất như mong muốn.
Ghép cánh trực tiếp vào thân, ta có thể dùng keo dán. Phải đảm bảo cánh được dán thật chắc để không bị rơi ra trong qua trình bay. Có thể dùng giấy bìa cứng cuộn lại thành một lớp vỏ bọc để dán cánh vào. Đường kính của lớp vỏ bọc đó bằng đường kính của thân tên lửa.
b. Phần chóp
Có 2 cách đơn giản để chế tạo phần chóp: – Cách 1: sử dụng phần đầu vỏ chai được cắt ra, sau đó ghép vào thân tên lửa có sẵn ta đã có được phần chóp. – Cách 2 : sử dụng giấy bìa cứng cuộn lại thành chóp tên lửa: Làm chóp theo cách 2 này có nhược điểm là nếu làm bằng giấy bìa cứng sẽ dễ ướt dẫn đến hư chóp.
c. Làm dù cho tên lửa nước
Dù là bộ phận dùng để giảm chấn động cho tên lửa nước khi rơi, thường được đặt trong chóp tên lửa nước. Vật liệu để làm dù thường là bao nylon. Ta cắt ra thành hình tròn sau đó cột các đoạn dây vào mép để làm dây dù. Sau đó làm khoang chứa dù theo các bước sau:
Ta cột các đầu dây dù còn lại vào thành của khoang dù, sau đó cuộn lại thật gọn và cho vào khoang dù như hình dưới. Ta đã có một khoang chứa dù hoàn chỉnh cho tên lửa nước.
d. Chế tạo dàn phóng
Phần van để bơm khí vào ta gắn vào một đầu bịt ống. Đầu bịt ống này được làm bằng phẳng ( có thể dùng cưa để cưa đi phần thừa) sau đó đục một lỗ và cho van xe đạp vào. Ta dùng các miếng xăm chèn vào chỗ tiếp giáp giữa van và ống nước để tránh rò rỉ khí.
e. Khóa tên lửa o Dùng 6 sợi dây rút nhựa quấn quanh đoạn ống 35cm o Cột cố định 6 sợi dây lại và dùng keo nến để gia cố thêm o Luồn ống 40cm vào để các khóa ngàm dây rút vào ngạnh ở cổ chai 4. Hoạt động
Đút phần đuôi tên lửa nước vào ống đường kính 21mm dài 35cm. Các mấu của lạt nhựa được giữ chặt vào cổ chai bằng đoạn ống nước đường kính 40mm. Bơm khí vào tên lửa nước qua van. Muốn cho tên lửa bay lên chỉ cần giật đoạn ống 40mm để các mấu của lạt nhựa bung ra qua đó tên lửa nước được giải phóng và bay lên.
III. Kết luận
Học sinh tham khảo bài viết trên có thể tự chế tạo một chiếc tên lửa nước theo ý mình, từ đó thấy được ứng dụng thực tiễn của Vật lý vào đời sống. Hy vọng rằng đề tài sẽ làm tăng tình yêu thích của các em học sinh đối với môn học Vật lý và góp phần nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện.
Tác giả: Nguyễn Thị Linh
Ứng Dụng Định Luật Bảo Toàn Động Lượng Để Chế Tạo Tên Lửa Nước ” Trung Tâm Giáo Dục Nghề Nghiệp
I. Lý do chọn đề tài
Vật lý học là môn học thực nghiệm và có vai trò hết sức quan trọng đối với sự phát triển của nhân loại. Từ việc tìm ra những quy luật vận động của thế giới tự nhiên, các nhà vật lý đã tìm ra những định luật, những nguyên lý, những lý thuyết để giải thích và làm cơ sở để các nhà khoa học áp dụng vào thực tiễn. Một trong những định luật quan trọng đã đưa con người vươn tầm với của mình ra xa vũ trụ đó là định luật bảo toàn động lượng. Đối với việc dạy học Vật lý trong nhà trường phổ thông, nhiệm vụ của người giáo viên không chỉ truyền thụ cho học sinh những kiến thức cơ bản của khoa học Vật lý mà còn cần phải có những thông tin để học sinh thấy được Vật lý học phát triển không ngừng và gắn liền với thực tiễn. Bên cạnh đó cần có những buổi ngoại khoá để tạo sân chơi, tạo điều kiện cho học sinh nghiên cứu, tìm hiểu và thực hiện ứng dụng Vật lý vào đời sống. Một chương trình ngoại khoá sẽ thật sự hấp dẫn và hiệu quả nếu chúng ta kết hợp một sân chơi về kiến thức Vật lý và ứng dụng chế tạo những thí nghiệm, những mô hình đơn giản mà học sinh có thể làm được. Định luật bảo toàn động lượng là một định luật được áp dụng rất nhiều trong việc chế tạo những động cơ chuyển động bằng phản lực. Nó rất gần gũi với thực tế đồng thời học sinh hoàn toàn có thể chế tạo các mô hình ứng dụng của nó. Tên lửa nước là một trong số đó.
II. Nội dung đề tài
* Cơ sở lý thuyết
Định luật bảo toàn động lượng là một định luật quan trọng trong chương trình vật lý phổ thông. Việc ứng dụng định luật bảo toàn động lượng vào cuộc sống rất phổ biến. Ta có thể bắt gặp ở chuyển động của tên lửa, máy bay phản lực, chuyển động của pháo thăng thiên, chuyển động giật lùi của súng và khẩu đại bác khi bắn, chuyển động của các con vật ở dưới nước như bạch tuộc… và gần gũi hơn là chuyển động của quả bong bóng sau khi được thổi đầy hơi v.v.. Đề tài nhằm mục tiêu giúp học sinh ứng dụng định luật bảo toàn động lượng thiết kế các “động cơ” chuyển động bằng phản lực đơn giản. Nhưng trước hết để học sinh có thể làm được thì cần hiểu rõ nội dung của định luật bảo toàn động lượng cũng như chuyển động bằng phản lực.
1. Hệ cô lập (hệ kín)
Một hệ vật (gồm nhiều vật) được gọi là hệ kín nếu chỉ có những lực của các vật trong hệ tác dụng lẫn nhau (nội lực) mà không có tác dụng từ các vật bên ngoài hệ ( ngoại lực), hoặc nếu có thì các lực này phải tự triệt tiêu lẫn nhau.
2. Động lượng
Động lượng là một đại lượng vật lý được đo bằng tích của khối lượng và vận tốc của vật. Động lượng có hướng cùng hướng với vectơ vận tốc, có đơn vị kgm/s trong hệ SI.
3. Định luật bảo toàn động lượng
Trong một hệ cô lập, tổng động lượng của hệ kín được bảo toàn.
4. Chuyển động bằng phản lực
Trong một hệ kín đứng yên, nếu có một phần của vật chuyển động theo một hướng thì phần còn lại sẽ chuyển động theo hướng ngược lại; chuyển động theo nguyên tắc đó gọi là chuyển động bằng phản lực. Ví dụ xét một khẩu đại bác đang đứng yên có khối lượng M, mang viên đạn m. Bắn viên đạn theo phương nằm ngang với vận tốc v về phía trước. Bỏ qua mọi ma sát, hệ khẩu đại bác và viên đạn trước và sau khi bắn là hệ kín. Gọi V là vận tốc khẩu đại bác. Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
m. v ⃗ + M. V ⃗ = 0 ⟹ V ⃗ = – (m.v ⃗)/M
Vậy sau khi bắn khẩu đại bác giật lùi trở lại phía sau.
Đó là chuyển động bằng phản lực. Vì thế khẩu đại bác thường được thiết kế rất nặng so với đạn để khi bắn khẩu đại bác ít bị giật lùi. Cũng giống như khi bắn súng trường, ta thường phải áp bán súng rất chặt vào bả vai để hạn chế sự giật lùi của súng, làm tăng độ chính xác khi bắn mục tiêu.
Những chiếc máy bay phản lực hiện đại có tốc độ khoảng 900km/h đến hơn 1300km/h. Động cơ được thiết kế ở phần đầu có máy hút và nén khí. Khi nhiên liệu cháy, hỗn hợp khí sinh ra bị đẩy về phía sau tạo ra phản lực đẩy máy bay về trước, đồng thời làm quay tuabin của máy nén. Động cơ tên lửa cũng hoạt động theo cùng nguyên tắc nhưng chỉ khác động cơ tên lửa không cần đến môi trường khí quyển bên ngoài, tức là động cơ tên lửa chỉ đốt cháy phần nhiên liệu mang theo và khí phụt ra ngoài gay nên phản lực chứ không cần hút không khí từ bên ngoài vào.
6. Tên lửa nước
Tên lửa nước hoạt động theo nguyên tắc phản lực: – Không khí được bơm vào trong thân tên lửa làm gia tăng áp suất. – Khi tên lửa được phóng ,do áp suất trong thân tên lửa cao hơn bên ngoài nên không khí sẽ phun ra ngoài theo lỗ hổng ở đuôi tên lửa (miệng chai). Tên lửa sẽ được đẩy về phía trước theo định luật bảo toàn động lượng: MV = mv Trong đó: M: Là khối lượng của tên lửa. V: Là vận tốc của tên lửa. m: Là khối lượng của khí và nước phun ra. v: Là vận tốc của khí và nước. – Như vậy, nước được cho vào tên lửa nhằm tăng khối lượng và động lượng vật chất phun ra và do đó sẽ làm tăng vận tốc tên lửa.
II. Hướng dẫn chế tạo tên lửa nước (Water Rocket)
1. Cấu tạo
Tên lửa nước được chế tạo từ chai nhựa dung tích 1,5 lít. Nhiên liệu là hỗn hợp nước và không khí. Bệ phóng là khung được ghép từ các ống PVC.
2. Nguyên tắc hoạt động
Không khí được bơm vào chai chứa nước. Khi áp suất trong chai tăng cao thì nước và không khí sẽ phụt ra phía sau đẩy tên lửa bay về trước.
– Hai chai nhựa loại 1,5 lít, đường kính miệng ống 21mm – Giấy bìa cứng – 1m25 ống nước PVC đường kính 21mm: cắt thành 7 đoạn, 6 đoạn dài 15cm, 1 đoạn dài 35cm – 1 đoạn ống PVC 42mmm dài 5cm – 4 đầu bịt ống 21mm – 3 nối ống 21mm chữ T – 10 sợi dây rút nhựa (lạt nhựa) – 1 van xe máy (hoặc van xe đạp) – 1 miếng săm xe – Keo dán ống PVC – 1 cuộn keo lụa quấn ống nước. – 1 đồng hồ đo áp suất
Cánh tên lửa nước có thể được làm từ giấy bìa cứng, nhựa dẻo hay bất kỳ vật liệu nào có độ cứng và dễ cắt ghép. Thông thường ta làm tên lửa nước có 3 cánh.
c. Làm dù cho tên lửa nước
Dù là bộ phận dùng để giảm chấn động cho tên lửa nước khi rơi, thường được đặt trong chóp tên lửa nước. Vật liệu để làm dù thường là bao nylon. Ta cắt ra thành hình tròn sau đó cột các đoạn dây vào mép để làm dây dù. Sau đó làm khoang chứa dù theo các bước sau:
Phần van để bơm khí vào ta gắn vào một đầu bịt ống. Đầu bịt ống này được làm bằng phẳng ( có thể dùng cưa để cưa đi phần thừa) sau đó đục một lỗ và cho van xe đạp vào. Ta dùng các miếng xăm chèn vào chỗ tiếp giáp giữa van và ống nước để tránh rò rỉ khí.
Đút phần đuôi tên lửa nước vào ống đường kính 21mm dài 35cm. Các mấu của lạt nhựa được giữ chặt vào cổ chai bằng đoạn ống nước đường kính 40mm. Bơm khí vào tên lửa nước qua van. Muốn cho tên lửa bay lên chỉ cần giật đoạn ống 40mm để các mấu của lạt nhựa bung ra qua đó tên lửa nước được giải phóng và bay lên.
III. Kết luận
Học sinh tham khảo bài viết trên có thể tự chế tạo một chiếc tên lửa nước theo ý mình, từ đó thấy được ứng dụng thực tiễn của Vật lý vào đời sống. Hy vọng rằng đề tài sẽ làm tăng tình yêu thích của các em học sinh đối với môn học Vật lý và góp phần nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện.
Tác giả: Nguyễn Thị Linh
Động Lượng, Định Luật Bảo Toàn Động Lượng
I:lý do chọn đề tài Định luật bảo toàn động lượng là định luật đầu tiên học sinh được học ở lớp 10. Là một trong những định luật tổng quát nhất của tự nhiên, định luật bảo toàn động lượng không những đúng cho tương tác cơ học mà còn đúng cho bất kỳ một loại tương tác khác. Trong cơ học cổ điển định luật bảo toàn Động lượng tương đương với các định luật Niu tơn nhưng trong các trường hợp mở rộng thì định luật bảo toàn Động lượng vẫn nghiệm đúng ngay cả khi các định luật Niu tơn bị vi phạm. Vì vậy việc nắm vững định luật bảo toàn Động lượng là công cụ tốt nhất giải thích các hiện tượng tự nhiên và giải bài tập trong các trường hợp không biết rõ lực tác dụng lên vật. Việc học sinh nắm vững định luật bảo toàn Động lượng rất cần thiết, quan trọng nó bổ xung kiến thức cũ, và vận dụng kiến thức của học sinh mặt khác nó là cơ sở để học sinh học tốt các phần tiếp theo. Ii: mục đích của đề tài – Tìm ra nguyên nhân khó khăn cho việc tiếp thu kiến thức của học sinh về định luật bảo toàn Động lượng. – Xác định nội dung, kiến thức trọng tâm mà học sinh cần nắm và truyền đạt cho học sinh. – Hệ thống hoá lại kiến thức bố cục giữa hai ban cơ bản và nâng cao trong bài dạy về định luật bảo toàn Động lượng. – Tích luỹ kinh nghiệm kiến thức cho bản thân trong công tác giảng dạy. – Là tài liệu tham khảo cho giáo viên mới ra trường. Iii: đối tượng , phạm vi của đề tài 1 Đối tượng: – Học sinh lớp 10 2 Phạm vi: Bài 23 “Động lượng, định luật bảo toàn Động lượng – sách giáo khoa vật lý lớp 10 ban cơ bản” Bài 31, 32 sách giáo khoa vật lý lớp 10 ban nâng cao IV nhiệm vụ của dề tài 1: Xác định rõ nội dung, kiến thức trọng tâm cần thiết truyền đạt cho học sinh. 2: Bố cục nội dung hai tiết dạy cho hai ban và thống nhất nội dung hai tiết cho phù hợp và thống nhất chung nhất. 3: Nghiên cứu phương pháp dạy học nêu vấn đề. V: Phương pháp nghiên cứu. Thông qua việc nghiên cứu tài liệu và trao đổi với các giáo viên bộ môn. thực hiện qua một số tiết dạy. Nội dung Phần i: cơ sở lý luận chung I: cơ sở chung. Trong vật lý tồn tại hai khái niệm vận tốc và động lượng và m ( chỉ khác nhau một hằng số m). Đại lượng bảo toàn trong hệ kín (hệ cô lập): Qua nhiều thế kỷ nghiên cứu các nhà bác học đã phát hiện ra trong hệ kín có một loạt các đại lượng vật lý được bảo toàn trong đó động lượng của hệ cũng là một trong các đại lượng bảo toàn.” Bảo toàn có nghĩa là giá trị , phương , chiều với đại lượng vật lý có hướng luôn luôn không bị thay đổi theo thời gian mặc dù hệ có sự biến đổi khác. Định luật bảo toàn Động lượng rất quan trọng chúng có thể áp dụng cho mọi hệ kín vi mô như nguyên tử, hạt nhân đến vĩ mô như các vật thể xung quanh ta, các thiên thể, thiên hà. Đúng cho mọi hiện tượng không chỉ hiện tượng vật lý mà cho tất cả các hiện tượng của thế giới vô sinh và hữu sinh. II: cơ sở lý luận 1: Những thuận lợi khi tiến hành giảng dạy của thầy và việc học của trò về định luật bảo toàn động lượng. Định luật bảo toàn động lượng là định luật mà học sinh lần đầu tiên được tiếp cận ở lớp 10 lên khi có nhiều kiến thức mới thì nó cũng phần nào mang tính tò mò khám phá của học sinh. Các con đường hình thành khái niệm động lượng, định luật bảo toàn động lượng ở hai bộ sách đều dựa trên các định luật Niu tơn mà trước đó học sinh đã được học rất kỹ. Việc vân dụng định luật vào thực tiễn rất sâu sắc, giải thích các hiện tượng rất gần gũi với đời sống hàng ngày của học sinh 2 Những khó khăn khi tiến hành giảng dạy của thầy và việc học của trò về định luật bảo toàn động lượng. Định luật bảo toàn động lượng là định luật mà học sinh lần đầu tiên được tiếp cận ở lớp 10 có nhiều kiến thức mới mà học sinh cần phải nắm được như hệ kín,động lượng, định luật bảo toàn động lượng Việc áp dụng định luật bảo toàn động lượng vào việc giải bài tập, giải thích các hiện tượng cũng gặp khó khăn vì kiến thức không đồng đều giữa các môn học ví dụ khi giải bài toán đạn nổ, tìm véc tơ tổng động lượng của hai véc tơ động lượng đã biết khi chúng hợp nhau một góc nào đó thì cần áp dụng hàm sin hay cosin hoặc học sinh lười học lý thuyết ở nhà lên khó phân biệt hệ vật khi nào là hệ kín. Mặc dù học sinh đã được học khái niệm véc tơ vật lý ở các phần học trước nhưng khái niệm đó là rất khó đối với học sinh khi áp dụng vào các hiện tượng vật lý cụ thể lên việc tiếp thu khái niệm véc tơ động lượng, tổng hợp các véc tơ động lượng cũng gặp rất nhiều khó khăn Con đường hình thành các khái niệm trong ban cơ bản không rõ ràng còn mang tính cục bộ đơn lẻ không tổng quát. III: cơ sở lý thuyết Học sinh cần nắm vững các khái niệm, định luật trong thời gian học trên lớp là 2 tiết học với một lượng kiến thức cơ bản sau : 1: Hệ kín – Hệ kín hay còn gọi là hệ cô lập là hệ như thế nào? Khái niệm: Hệ kín (hệ cô lập) là một hệ vật mà các vật trong hệ chỉ tương tác với nhau( chỉ xuất hiện nội lực) mà không tương tác với các vật khác ở ngoài hệ (Không có ngoại lực). – Trong thực tế khi nào một hệ vật coi là hệ kín? Với định nghĩa trên trong thực tế ta rất ít gặp vì vậy để một hệ vật coi là hệ kín thì hệ vật cần thoả mãn một trong các điều kiện sau. A: Có ngoại lực tác dụng lên hệ nhưng ngoại lực này bị triệt tiêu bởi một lực khác. B: Nội lực lớn hơn rất nhiều so với ngoại lực và xẩy ra trong thời gian ngắn khi đó coi hệ vật gần là một hệ kín 2: Động lượng – Khái niệm động lượng, biểu thức, đơn vị, xác định phương, chiều, giá trị của động lượng của một chất điểm. Mở rộng cho một hệ có n vật. + Khái niệm Động lượng. Động lượng P của một vật là một đại lượng vật lý véc tơ được đo bằng tích khối lượng m và vận tốc V của vật. + Biểu thức: = m + Đơn vị: Đơn vị của động lượng là kg m s-1 Động lượng là một đại lượng đặc trưng cho chuyển động về mặt động lực học. Đối với một chất điểm hay một vật véc tơ động lượng có đặc trưng sau Điểm đặt nằm tại tâm của vật hay trên chất điểm. Phương, chiều của véc tơ Động lượng là phương chiều của véc tơ vân tốc Độ lớn P = mV Mở rộng cho một hệ có n vật véc tơ động lượng của một hệ vật được xác định. Hệ = 1 + 2 + 3 ++ n 3: Định luật bảo toàn Động lượng Nội dung của định luật bảo toàn Động lượng, phạm vi áp dụng. +Xây dựng định luật. Xét một hệ chất điểm gồm n vật tương tác với nhau trong đó hệ chịu tác dụng của nội lực và ngoại lực. – Gọi IK là nội lực của các chất điểm trong hệ tác dụng lên chất điểm thứ k IK = IjK – Gọi eK là tổng tất cả các ngoại lực tác dụng lên chất điểm thứ k trong hệ eK = ejK Theo định luật II Niu tơn ta có IK + eK = Tổng tất cả các nội lực, ngoại lực tác dụng lên cơ hệ là eK +iK = 1 + 2 + 3 ++ n) (I) Theo định luật III Niutơn thì trong hệ nội lực xuất hiện từng cặp và chúng tự triệt tiêu nhau do đó: iK = 0 Nếu hệ vật là hệ kín hay hệ cô lập thì: eK = 0 khi đó phương trình (I) thoả mãn khi 1 + 2 + 3 ++ n = Const . điều đó có ý nghĩa vật lý. Trong một hệ cô lập tổng động lượng của hệ được bảo toàn Nội dung định luật: Trong một hệ cô lập hay hệ kín tổng động lượng của hệ được bảo toàn ( bảo toàn có nghĩa là phương, chiều, độ lớn động lượng của hệ không đổi theo thời gian.) Trong trường hợp hệ không phải là hệ kín hay hệ cô lập nhưng hình chiếu của ngoại lực lên một phương nào đó bằng không thì hình chiếu của tổng động lượng của hệ lên phương đó cũng bảo toàn. iKX = 0 thì 1x + 2x + 3x ++ nx = Const 4: Định lý động lượng nội dung Độ biến thiên động lượng của một hệ vật trong một khoảng thời gian bằng xung lượng của tổng tất cả các lực tác dụng lên hệ trong khoảng thời gian đó IV cơ sở thực tiễn Vận dụng định luật bảo toàn Động lượng để giải thích hiện tượng: 1,Chuyển động bằng phản lực Nguyên tắc: Chuyển động của một vật tự tạo ra chuyển động bằng cách phóng về một phía một phần của chính nó. 2, ứng dụng trong cuộc sống: Trong tự nhiên nguyên tắc hoạt động của vật dựa trên nguyên tắc chuyển động bằng phản lực rất nhiều ví dụ chuyển động của các loại côn trùng như chuồn chuồn, chim,.v..v.hay hiện tượng Súng giật khi bắn. Ta có thể vận dụng nội dung của định luật vào giải thích các hiện tượng đó như sau: Ví dụ khi súng bắn đạn bay về phía trước còn súng giật lùi lại phía sau. Vì theo định luật bảo toàn động lượng ta coi hệ súng đạn là hệ kín khi đó trước khi bắn hệ súng- đạn có tổng động lượng bằng không sau khi bắn giả sử súng có khối lượng M chuyển động với vận tốc là còn viên đạn có khối lượng m chuyển động với vân tốc 1 theo định luật bảo toàn động lượng sau khi bắn tổng động lượng của hệ cũng phải bằng không M +m1=0 ị = – Dấu ( – ) có nghĩa sau khi bắn súng chuyển động ngược chiều với đạn. 3, ứng dụng trong khoa học kỹ thuật. Vận dụng định luật bảo toàn động lượng con người đã chinh phục vũ trụ bằng cách tạo ra các động cơ tên lửa, máy bay ..v..v.. 4,Vận dụng định luật bảo toàn để giải bài tập cơ học đơn giản : a dạng bài tập hệ hai vật va chạm. +Hệ hai vật va chạm trong hệ quy chiếu không quán tính đối với dạng bài này áp dụng thông thường là – Tìm điều kiện áp dụng định luật bảo toàn động lượng. – áp dụng định luật bảo toàn vào giải bài tập với biểu thức tổng quát m11 + m22 = m13 + m24 Với: m1, 1, 3 là khối lượng, vận tốc trước va chạm, vận tốc sau va chạm của vật 1. Với: m2, 2, 4 là khối lượng, vận tốc trước va chạm, vận tốc sau va chạm của vật 2. +Hệ hai vật va chạm trong hệ quy có quán tính. đối với dạng bài tập này việc áp dụng định luật bảo toàn động lượng không có gì khác nhiều với dạng bài tập hệ hai vật va chạm trong hệ quy chiếu không quán tính chỉ khác ta phải đưa vận tốc của vật về hệ quy chiếu không có quán tính bằng công thức cộng vận tốc. 13 = 12 + 23 + Mở rộng cho việc giải bài tập về hệ nhiều vật va chạm ta xét hai vật một trong hệ rồi mở rộng cho cả hệ. B dạng bài tậ … g các lực đó lực nào là nội lực, lực nào là ngoại lực ? Chú ý trong sách cơ bản học sinh không học khái niệm hệ vật, nội lực, ngoại lực vì vậy giáo viên phải cho học sinh biết các khái niệm trên. Ví dụ hệ hai vật va chạm: VD1 Hai hành tinh va chạm VD2 Hai viên bi va chạm trên mặt bàn. + Nếu bỏ qua các ngoại lực hệ vật tương tác có đặc điểm gì? + Sau khi học sinh trả lời giáo viên nhận xét cho học sinh biết khái niệm hệ kín. Khái niệm: Hệ kín (hệ cô lập) là một hệ vật mà các vật trong hệ chỉ tương tác với nhau( chỉ xuất hiện nội lực) mà không tương tác với các vật khác ở ngoài hệ (Không có ngoại lực). Giáo viên mở rộng cho học sinh áp dụng trong thực tế. Từ VD2 ta có bỏ được trọng lực không ? có nhận xét gì về tổng của lực này và phản lực của mặt bàn ? tổng hai lực này có triệt tiêu không? Học sinh tự đưa ra điều kiện hệ coi là hệ kín khi: A: Có ngoại lực tác dụng lên hệ nhưng ngoại lực này bị triệt tiêu bởi một lực khác. Giáo viên lấy ví dụ các vụ va chạm lớn, nổ ví dụ đạn nổ yêu cầu học sinh so sánh nội lực và ngoại lực từ đó đưa ra điều kiện 2 B: Nội lực lớn hơn rất nhiều so với ngoại lực và xẩy ra trong thời gian ngắn khi đó coi hệ vật gần là một hệ kín 2.2 khái niệm động lượng. Từ ví dụ hệ hai vật va chạm bỏ qua ma sát để hệ coi là hệ kìn giáo viên tiếp tục khai thác để hình thành khái niệm động lượng. Xuất phát từ định luật II, III Niutơn đưa ra. Giáo viên nêu vấn đề như sách giáo khoa nâng cao yêu cầu học sinh xây dựng phương trình chuyển động vật 1, vật 2. Tiếp theo khi có kết quả yêu cầu học sinh thành lập phương trình m11 + m22 = m11’ + m22’ (31 . 1) Từ phưong trình giáo viên hình thành khái niệm động lượng cho học sinh + Khái niệm Động lượng. Động lượng P của một vật là một đại lượng vật lý véc tơ được đo bằng tích khối lượng m và vận tốc V của vật. + Biểu thức: = m + Đơn vị: Đơn vị của động lượng là kg m s-1 Động lượng là một đại lượng đặc trưng cho chuyển động về mặt động lực học. Đối với một chất điểm hay một vật véc tơ động lượng có đặc trưng sau Điểm đặt nằm tại tâm của vật hay trên chất điểm. Phương, chiều của véc tơ Động lượng là phương chiều của véc tơ vân tốc Độ lớn P = mV Mở rộng Trong ví dụ,biểu thức hệ gồm hai vật thì động lượng của cả hệ trước va chạm là: Hệ = 1 + 2 Trong một hệ có n vật véc tơ động lượng của một hệ vật được xác định. Hệ = 1 + 2 + 3 ++ n 2.3 Định luật bảo toàn động lượng Cũng xuầt phát từ ví dụ trên giáo viên đưa ra câu hỏi sau Xác định tổng động lượng của hệ 2 vật trước va chạm? Xác định tổng động lượng của hệ 2 vật sau va chạm? Có nhận xét gì từ phương trình (31 . 1) ? Giáo viên nhận xét câu trả lời của học sinh và mở rộng cho hệ nhiều vật tương tác với hệ là hệ kín.dưa ra nội dung định luật. Nội dung định luật: Trong một hệ cô lập hay hệ kín tổng động lượng của hệ được bảo toàn ( bảo toàn có nghĩa là phương, chiều, độ lớn động lượng của hệ không đổi theo thời gian.) Mở rộng Trong trường hợp hệ không phải là hệ kín hay hệ cô lập nhưng hình chiếu của ngoại lực lên một phương nào đó bằng không thì hình chiếu của tổng động lượng của hệ lên phương đó cũng bảo toàn. Chú ý. +Định luật bảo toàn động lượng không phải chỉ xây dựng từ một thí nghiệm hay một phép biến đổi toán học mà nó phải trải qua nhiều công trình nghiên cứu thực nghiệm lên giáo viên phải chú ý nhấn mạnh cho học sinh ở điểm này + Giáo viên cần nhấn mạnh cho học sinh hiểu động lượng của các vật trong hệ kín không bảo toàn mà tổng động lượng của tất cả các vật trong hệ kín mới bảo toàn + Giáo viên thuyết trình cho học sinh và lấy các ví dụ về định luật bảo toàn là gì .tầm quan trọng của định luật bảo toàn. 2.4 Định lý biên thiên động lượng Trong khái niệm này giáo viên bất đầu xuất phát từ việc phân tích định tính khái niệm bằng cách đưa ra một loạt các ví dụ về sự biến đổi trạng thái chuyển động của vật là do độ lớn của lực tác dụng lên vật và phương chiều của lực ngoài yếu tố đó ra còn một yếu tố nữa đó là thời gian lực tác dụng cho học sinh nhận xét để đi đến vấn đề vừa nói ở trên. Tiếp theo giáo viên cho học sinh nhận biết khái niệm Xung lượng của lực . Từ khái niệm này giáo viên phân tích định lượng bằng cách xây dựng từ định luật II Niutơn .Giáo viên cho học sinh tự biến đổi từ công thức gia tốc và biểu thức của định luật II Niutơn để đi đến công thức m12 – m11 = t (23.1) Từ biểu thức giáo viên làm rõ vấn đề phân tích bằng các câu hỏi gợi mở cho học sinh hiểu: Vế trái của biểu thức có dạng: m12 – m11 = 2 – 1 . Đây là độ biến thiên động lượng của một vật. Vế phải của biểu thức t chúng ta vừa học song đó là Xung lượng của tổng tất cả các lực tác dụng lên vật. Vế trái của biểu thức = Vế phải của biểu thức Độ biến thiên động lượng của một vật = Xung lượng của tổng tất cả các lực tác dụng lên vật. Từ đây giáo viên cho học sinh phát biểu từ biểu thức (23.1) Chú ý cần bổ xung thêm cho học sinh về vấn đề thời gian xẩy ra độ biến thiên động lượng. Chú ý ở đây biểu thức 23.1 xây dựng từ định luật II Niutơn thì nó có khác gì biểu thức của định luật II Niutơn giáo viên cần biết thêm Từ phương trình m = 2 – 1 = t Hay: m() = t 2 – 1 = t Phương trình toán học giống nhau nhưng ý nghĩa vật lý lại khác nhau ta thấy trong cơ học cổ điển Niutơn để m ra ngoài dấu véc tơ có nghĩa khối lượng không thay đổi theo đúng cơ học cổ điển. Trong khuôn khổ thuyết tương đối thì thì khối lượng m của vật thay đổi theo vân tốc . M= ( m0 là khối lượng nghỉ) Trong trường hợp mở rộng phương trình định luật II Niutơn không còn nghiệm đúng nữa nhưng định lý biên thiên động lượng hay còn gọi ( dạng khác của định luật II Niutơn ) vẫn nghiệm đúng vì: = = =t (giả thiết F không đổi ) Nếu = 0 thì = = không đổi. Phần ba: kết quả điều tra khảo sát thực tiễn I Mục đích. + khảo sát vấn đề dạy học lấy học sinh làm trung tâm + Xem xét việc học sinh nắm vững nội dung của định luật bảo toàn tới đâu. + Tìm hiểu nguyên nhân của việc học sinh tiếp thu kiến thức của bài định luật bảo toàn động lượng còn thiếu sót ở phần nào. + Trên cơ sở khảo sat cần bổ sung kiến thức cho học sinh. II đối tượng khảo sát. Tác giả tiến hành khảo sát trên các lớp 10 của ban cơ bản và ban nâng cao,gồm các lớp 10B1,10B3, 10B5,10B6,10C2,10A4,10A6. Đặc điểm của đối tượng khảo sát: Nhìn chung học sinh trên các lớp phần lớn là các học sinh trung bình,số lượng học sinh khá chiếm tỉ lệ thấp.riêng lớp 10B1và lớp 10A4 số học sinh khá chiếm tỉ lệ cao hơn so với các lớp còn lại. III kết quả + Trong quá trình giảng dạy tác giả đều đưa ra các câu hỏi gợi mở, phân tích tổng hợp đi thẳng vào vấn đề trọng tâm của bài và cuối tiết đều có các câu hỏi trác nghiệm và bài tập định lượng trác nghiệm thì thấy kết quả là 90% học sinh hiểu ngay lý thuyết sau tiết dạy. 60% học sinh biết vận dụng làm bài tập đơn giản. IV Giải pháp 1 Phân tích hiện tượng Qua việc khảo sát thấy về lý thuyết học sinh hiểu ngay vấn đề nhưng vẫn còn tồn tại sau: Kiến thức toán học của học sinh còn hạn chế, đặc biệt là kiến thức véc tơ, hàm số, biến đổi biểu thức toán học , tính số. Học sinh đưa ra được nội dung lý thuyết nhưng vận dụng vào các hiện tượng còn lúng túng chưa phân biệt rõ các hiện tượng vật lý của quá trình xảy ra. Phân tích giai đoạn hệ vật là hệ kín, hiện tượng vật lý ở đó còn lúng túng. Sự biến đổi các đại lượng vật lý còn yếu 2 Giải pháp – Trong các tiết học giáo viên cần củng cố kiến thức véc tơ. – Trong các tiết bài tập giáo viên cần rèn luyện cho học sinh cách biến đổi các đơn vị vật lý. Kết luận. Trong điều kiện hiện nay tác giả tiến hành làm đề tài này trong phạm vi hẹp,nội dung trương trình mới được cải cách còn mới với cả thầy và trò. Phạm vi khảo sát của đề tài còn ít. Nội dung còn thiếu sót lên rất mong sự đóng góp của các thầy cô và mọi người để đề tài đầy đủ hơn. tác giả xin trân thành ảm ơn. Phù Cừ, ngày 10 tháng 05 năm 2007 Người viết Phan Văn Thành Mở đầu I:lý do chọn đề tài Ii: mục đích của đề tài Iii: đối tượng , phạm vi của đề tài 1 Đối tượng 2 Phạm vi: IV nhiệm vụ của dề tài V: Phương pháp nghiên cứu. Nội dung Phần i: cơ sở lý luận chung I: cơ sở chung. II: cơ sở lý luận 1: Những thuận lợi khi tiến hành giảng dạy của thầy và việc học của trò về định luật bảo toàn động lượng. 2 Những khó khăn khi tiến hành giảng dạy của thầy và việc học của trò về định luật bảo toàn động lượng. III: cơ sở lý thuyết 1: Hệ kín 2: Động lượng 3: Định luật bảo toàn Động lượng 4: Định lý động lượng IV cơ sở thực tiễn Vận dụng định luật bảo toàn Động lượng để giải thích hiện tượng: 1,Chuyển động bằng phản lực 2,ứng dụng trong cuộc sống: 3,ứng dụng trong khoa học kỹ thuật. 4,Vận dụng định luật bảo toàn để giải bài tập cơ học đơn giản : PHần Hai: Phân tích nội dung giảng dạy bài định luật bảo toàn động lượng. I. quan điểm chung II. Phân tích nội dung giảng dạy. 1 Chia lại bố cục bài dạy. 2 Phân tích nội dung giảng dạy bài 2.1 Khái niệm hệ kín hay hệ cô lập 2.2 Khái niệm động lượng. 2.3 Định luật bảo toàn động lượng 2.4 Định lý biên thiên động lượng Phần ba: kết quả điều tra khảo sát thực tiễn I .Mục đích. II. đối tượng khảo sát. III. kết quả IV. Giải pháp 1.Phân tích hiện tượng 2.Giải pháp Kết luận. Tên đơn vị:. . . . . . . . . . . .. . . cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam . . . . . . . . . . .. . . . . . . . Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Số:… “V/v cấp lại phiếu khám chữa bệnh” . . . . . . . . . . ., ngày . . . tháng 05 năm 2007. Kính gửi: – Bảo hiểm xã hội tỉnh Hưng Yên Để thực hiện tốt chế độ khám chữa bệnh cho đối tượng tham gia Bảo hiểm y tế bắt buộc theo quy định. Căn cứ công văn số 1745/BHXH – BT ngày 02/06/2003 của BHXH Việt Nam về việc cấp quản lý và sử dụng phiếu khám chữa bệnh. Sau khi tiếp nhận phiếu khám chữa bệnh một thời gian do có sự thay đổi nơi công tác theo quyết định số 24/QĐGD ngày 19/01/2007 của Phòng Giáo Dục Phù Cừ về việc luân chuyển giáo viên .Nay xin trân trọng đề nghị BHXH tỉnh Hưng Yên cấp lại phiếu khám chữa bệnh cho bà:(có tên trong danh sách kèm theo). Rất mong được sự quan tâm của Bảo hiểm xã hội tỉnh Hưng Yên./. Nơi nhận: thủ trưởng đơn vị quản lý đối tượng Như nơi kính gửi. (ký tên , đóng dấu) Nưu Đơn vị quản lý:. . . . . . . . . . . . . . . Địa chỉ:. . . . . . . . . . . . . . . Danh sách đề nghị cấp lại phiếu khám chữa bệnh Họ và tên: Phan Thị Hồng. Ngày tháng năm sinh: 07/05/1975 Giới tính: Nữ Địa chỉ nơi ở hoặc cơ quan làm việc: Trường tiểu học Quang Hưng – Phù Cừ Số phiếu khám chữa bệnh lần đầu: 33 00 304 1521. Mức lương:. . . . . . . . . . . . Lý do cấp lại: Thay đổi đơn vị công tác. Thời gian sử dụng khám chữa bệnh lần sau: Từ tháng năm:. . . . . . . . .Đến tháng năm. . . . . . . . . . . . . . . . Nơi đăng ký khám chữa bệnh lần đầu:Trung Tâm Y Tế huyên Phù Cừ Nơi đăng ký khám chữa bệnh lần sau:Trung Tâm Y Tế huyên Phù Cừ . . . . . . . . . . ., ngày . . . tháng 05 năm 2007 thủ trưởng đơn vị quản lý đối tượng (ký tên , đóng dấu)
Momen Động Lượng, Định Luật Bảo Toàn Momen Động Lượng
I – Tóm tắt lý thuyết– Momen động lượng của vật rắn đối với một trục quay là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng chuyển động quay của vật rắn quanh trục đó $L=I.omega $– Dạng khác của phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục $M=frac{dL}{dt} $M là tổng momen ngoại lực tác dụng vào vật.– Định luật bảo toàn momen động lượng: Nếu tổng các momen lực tác dụng lên một vật rắn (hay hệ vật) đối với một trục quay bằng 0 thì momen động lượng của
vật (hệ vật) được bảo toàn $L=I.omega $ = hằng số.Trường hợp I không đổi thì ω không đổi: vật rắn đứng yên hoặc quay đều. Nếu I thay đổi thì ω thay đổi theo.Trường hợp tổng momen ngoại lực khác không M ≠ 0 nhưng xét trong tương tác rất ngắn thì có thể coi $Delta L$ bằng 0 – Momen động lượng được bảo toàn.
II – Bài tập ví dụ1. Một nghệ sĩ trượt băng nghệ thuật đang thực hiện động tác quay tại chỗ trên sân băng (quay xung quanh một trục thẳng đứng từ chân đến đầu) với hai tay đang dang theo phương ngang. Người này thực hiện nhanh động tác thu tay lại dọc theo thân người thì momen quán tính, momen động lượng, vận tốc góc thay đổi như thế nào?Lời giải:Trong quá trình quay của nghệ sĩ trượt băng thì momen ngoại lực tác dụng vào nghệ sĩ là bằng 0, do đó momen động lượng của nghệ sĩ sẽ được bảo toàn trong quá trình quay.Khi thu tay lại thì khối lượng được phân bố gần trục quay hơn làm cho momen quán tính sẽ được giảm đi. Mà momen động lượng lại bảo toàn nên vận tốc góc của nghệ sĩ trượt băng sẽ tăng lên
2. Một đĩa tròn đồng chất có đường kính 40 cm, khối lượng 2 kg quay đều trong mặt phẳng ngang với tốc độ 60 vòng/phút quanh một trục thẳng đứng đi qua tâm đĩa. Tính momen động lượng của đĩa đối với trục quay đó.Trả lời:Momen quán tính của đĩa tròn có giá trị$I=frac{MR^2}{2}=frac{Md^2}{8} =0,04 kgm^2 $Tốc độ góc $omega =60$ vòng/phút $=2 pi rad/s$Momen động lượng của đĩa với trục quay là$L=I.omega approx 0,251 kgm^2/s$
3. Một thanh mảnh đồng chất khối lượng m, chiều dài L có thể quay không ma sát xung quanh trục nằm ngang đi qua đầu O của thanh, mômen quán tính của thanh đối với trục quay này là $I=frac{1}{3}mL^2 $ . Khi thanh đang đứng yên thẳng đứng thì một viên bi nhỏ cũng có khối lượng cũng m đang chuyển động theo phương ngang với vận tốc $overrightarrow{V_0} $ đến va chạm vào đầu dưới thanh (hình vẽ). Sau va chạm thì bi dính vào thanh và hệ bắt đầu quay quanh O với vận tốc góc $omega $. Giá trị $omega $ là bao nhiêu ? Lời giải:Xét hệ gồm thanh và vật thì đây coi như hệ 2 vật cô lập không chịu tác dụng của ngoại lực nên momen ngoại lực bằng 0 do đó momen động lượng được bảo toànBan đầu thanh đứng yên nên momen động lượng của hệ sẽ chỉ bằng momen động lượng của vật m: $L=m.V_0.L$Lúc sau khi 2 vật dính vào nhau thì momen quán tính của hệ sẽ là$I = I_{thanh}+ I_{bi} = frac{mL^2}{3} +mL^2=frac{4mL^2}{3} $Theo bảo toàn động lượng thì vận tốc góc của hệ sẽ bằng$omega =frac{L}{I} =frac{m.V_0.L}{4mL^2/3}=frac{3V_0}{4L} $
III – Bài tập rèn luyện 1. Hai đĩa tròn có momen quán tính $I_1$ và $I_2$ đang quay đồng trục và cùng chiều với tốc độ góc $omega_1 $ và $omega_2 $ (hình bên). Ma sát ở trục quay nhỏ không đáng kể. Sau đó cho hai đĩa dính vào nhau thì hệ hai đĩa quay với tốc độ góc $omega $ bằng bao nhiêu? Trả lời câu hỏi nếu 2 đĩa quay ngược chiều
2. Một thanh đồng chất, tiết diện đều, dài 50 cm, khối lượng 0,1 kg quay đều trong mặt phẳng ngang với tốc độ 75 vòng/phút quanh một trục thẳng đứng đi qua trung điểm của thanh. Tính momen động lượng của thanh đối với trục quay đó.
3. Một quả cầu đồng chất có bán kính 10 cm, khối lượng 2 kg quay đều với tốc độ 270 vòng/phút quanh một trục đi qua tâm quả cầu. Tính momen động lượng của quả cầu đối với trục quay đó.
4. Một vận động viên nhảy cầu khi rời ván cầu nhảy làm biến đổi vận tốc góc của mình từ 0 đến 4,2 rad/s trong 0,2s . Mômen quán tính của người đó là $15kgm^2$ . Hãy tính gia tốc góc trong cú nhảy đó và mômen ngoại lực tác động trong lúc quay
5. Một người khối lượng m = 60 kg đang đứng ở mép một sàn quay hình tròn, đường kính 6 m, khối lượng M = 400 kg. Bỏ qua ma sát ở trục quay của sàn. Lúc đầu, sàn và người đang đứng yên. Người ấy chạy quanh mép sàn với vận tốc 4,2 m/s (đối với đất) thì sàn chuyển động như thế nào với vận tốc góc bằng bao nhiêu.
6. Một sàn quay hình trụ bán kính R = 1,2m, có momen quán tính đối với trục quay của nó là $I=1,3.10^2 kgm^2$ đang đứng yên. Một em bé , khối lượng m = 40 kg chạy trên mặt đất với tốc độ 3 m/s theo đường tiếp tuyến với mép sàn và nhảy lên sàn . Bỏ qua ma sát ở trục quay. Vận tốc góc của sàn và em bé sau khi nó nhảy lên sàn là bao nhiêu?
7. Một người đứng ở giữa ghế Giucopxki sao cho phương của trọng lực tác dụng lên người trùng với trục quay của ghế. Hai tay người đó dang ra và cầm hai quả tạ, mỗi quả có khối lượng 2kg. Khoảng cách giữa hai quả tạ là 1,6m. Cho hệ người + ghế quay với vận tốc góc không đổi 0,5vg/s. Hỏi vận tốc góc của ghế và người nếu người đó co hai tay lại để khoảng cách giữa hai quả tạ chỉ còn là 0,6m. Cho biết momen quán tính của hệ người + ghế ( không kể tạ) là $2,5kg.m^2$
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.
Cập nhật thông tin chi tiết về Ứng Dụng Định Luật Bảo Toàn Động Lượng Để Chế Tạo Tên Lửa Nước » Trung Tâm Giáo Dục Nghề Nghiệp trên website 2atlantic.edu.vn. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!