Chủ đề 4. Động lượng

Chọn từ/ cụm từ thích hợp trong bảng dưới đây để điền vào chỗ trống.

Động lượng là một đại lượng (1) ......., kí hiệu là , luôn (2) ........với vectơ vận tốc của vật. Độ lớn của động lượng được xác định bằng (3) ...... giữa (4) ....... và tốc độ của vật. Đơn vị của động lượng là (5) ......... Động lượng (6) ......... truyền từ vật này sang vật khác.

Trong giờ học môn Giáo dục quốc phòng an ninh về nội dung sử dụng súng bắn AK, học sinh được giáo viên hướng dẫn rằng, trong quá trình nhắm bắn, ta cần phải tì báng súng vào hõm vai phải. Dựa trên kiến thức đã học về động lượng, hãy giải thích tại sao ta cần phải để báng súng như vậy?

Trong các quá trình chuyển động nào sau đây, quá trình nào mà động lượng của vật không thay đổi?
A. Vật chuyển động chạm vào vách và phản xạ lại.
B. Vật được ném ngang.
C. Vật đang rơi tự do.
D. Vật chuyển động thẳng đều.

Trong trường hợp nào sau đây, hệ có thể được xem là hệ kín?
A. Hai viên bi chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang.
B. Hai viên bi chuyển động trên mặt phẳng nghiêng.
C. Hai viên bi rơi thẳng đứng trong không khí.
D. Hai viên bi chuyển động không ma sát trên mặt phẳng ngang.

Tính động lượng của một chiếc ô tô có khối lượng 1,2 tấn đang chạy với tốc độ 90 km/h.

Khi một vật đang rơi tự do thì động lượng của vật
A. không đổi.
B. chỉ thay đổi về độ lớn.
C. chỉ thay đổi về hướng.
D. thay đổi cả về hướng và độ lớn.

Một quả bóng bay với động lượng ban đầu 2,5 kg.m/s bật ra khỏi tường và quay trở lại theo hướng ngược lại với động lượng 2,5 kgm/s.
a) Sự thay đổi động lượng của quả bóng là gì?
b) Vật nào gây ra sự thay đổi động lượng của quá bóng?

Một quả cầu khối lượng 0,1 kg rơi theo phương thẳng đứng chạm đất với tốc độ 5 m/s và bật ngược trở lại với tốc độ 4 m/s. Tính độ biến thiên động lượng của nó.

Một hệ gồm hai vật có khối lượng và tốc độ lần lượt là . Xác định vectơ động lượng của hệ trong các trường hợp sau:

a) Hai vật chuyển động theo hai hướng vuông góc nhau.

b) Hai vật chuyển động theo hai hướng hợp với nhau .

Một quả bóng có khối lượng 50 g đang bay theo phương ngang với tốc độ 3 m/s thì va chạm vào tường và bị bật trở lại với cùng một tốc độ. Tính độ biến thiên động lượng của quả bóng.

Xạ thủ Nguyễn Minh Châu là người giành huy chương vàng ở nội dung 10 m súng ngắn hơi nữ ngay lần đầu tham dự SEA Games 27. Khẩu súng chị sử dụng nặng 1,45 kg với viên đạn nặng 7,4 g. Tốc độ đạn khi rời khỏi nòng là 660 fps (với 1 fps = 0,3 m/s ). Hỏi khi bắn, nòng súng giật lùi với tốc độ bao nhiêu?

Hạt nhân uranium đang đứng yên thì phân rã (vỡ) thành hai hạt: hạt α có khối lượng và hạt X có khối lượng .

a) Giải thích tại sao hai hạt nhân sau khi phân rã chuyển động theo hai hướng ngược nhau.

b) Tính tỉ số .

Bạn Nam đang đi xe đạp trên đường thẳng với vận tốc 5 m/s thì ném một hòn đá khối lượng 0,5 kg, có vận tốc 15 m/s so với mặt đất, cùng hướng chuyển động của xe. Khối lượng của bạn Nam và xe đạp là 50 kg. Sau khi ném hòn đá thì vận tốc của xe đạp có thay đổi không? Tính lượng thay đổi của tốc độ.

Một con chim và một con côn trùng bay thẳng về phía nhau trên một quỹ đạo nằm ngang. Khối lượng của con chim là M và khối lượng của côn trùng là m. Các vận tốc (không đổi) tương ứng là V,v. Con chim nuốt con côn trùng và tiếp tục bay theo hướng cũ. Tìm vận tốc U của nó sau khi nuốt côn trùng. Tìm U theo V trong trường hợp m = 0,01 M và v = 10V.

Một viên đạn khối lượng m=8 g bắn thẳng vào một khối vật nặng M = 250 g được đặt ở ngay mép bàn, cách mặt sàn nằm ngang h = 1 m. Sau va chạm, viên đạn bị kẹt vào bên trong khối gỗ và hai vật cùng chuyển động ném ngang như Hình 4.1.

a) Tìm tốc độ ban đầu của viên đạn biết d = 2 m.

b) Xác định độ biến thiên động lượng của hệ đạn - khối gỗ (gồm độ lớn và hướng) từ lúc vừa rời khỏi mặt bàn cho đến ngay trước khi chạm đất.

Hình 4.1

Một quả cầu khối lượng M = 300 g nằm ở mép bàn. Một viên đạn khối lượng m = 10 g được bắn theo phương ngang với vận tốc vào tâm quả cầu, xuyên qua quả cầu và rơi cách mép bàn (theo phương ngang) , còn quả cầu rơi cách mép bàn . Biết bàn cao h = 1,25 m. Tính vận tốc ban đầu của viên đạn.

Một người đứng trên bờ phát hiện một chiếc xuồng bị tuột dây và trôi theo dòng nước với tốc độ 3 m/s. Khi đó, người này chạy ra cầu tàu và nhảy lên xuồng với tốc độ ngay trước khi đáp xuống xuồng là 4 m/s. Bỏ qua mọi lực cản và coi như người này chỉ có vận tốc trên phương ngang. Cho khối lượng của xuồng và người lần lượt là 100 kg và 60 kg. Sau khi người đó nhảy lên xuồng, thì người và xuồng sẽ chuyển động ra sao nếu ban đầu xuồng đang trôi

a) xa cầu tàu như Hình 2a.

b) vuông góc với cầu tàu như Hình 2 b.

Một khối gỗ đặt trên sàn ngang, nhẵn thì chịu tác dụng của lực có hướng song song với mặt sàn và có độ lớn thay đổi theo thời gian được mô tả như đồ thị Hình 4.3. Biết rằng khối gỗ nặng 2,5 kg và lúc đầu đứng yên.

a) Xác định độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian từ 0 đến 2 giây.

b) Xác định độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian từ 2 giây đến 4 giây.

c) Tại thời điểm t = 6 s, t = 8 s, vật có vận tốc như thế nào?

Hình 4.3

Trong tai nạn xe hơi, tại sao khả năng bị thương trong va chạm trực diện lại lớn hơn va chạm từ phía sau? Gợi ý: Sử dụng kiến thức về vận tốc tương đối và lực trung bình để giải thích.

Trong các vụ tai nạn trực diện, đầu xe là phần bị hư hại nhiều nhất (bị biến dạng hoặc thậm chí vỡ thành các mảnh nhỏ) như Hình 19.1. Tại sao các kĩ sư lại không thiết kế đầu xe bằng các vật liệu cứng hơn để hạn chế thiệt hại khi va chạm.

Tính lực trung bình tác dụng lên ô tô khối lượng 1200 kg khi vận tốc của nó thay đổi từ 0 đến 12,0 m/s trong thời gian 10,0 s.

Hai quả cầu giống hệt nhau có khối lượng 2 kg chuyển động cùng chiều với vận tốc ; , sắp xảy ra va chạm. Các quả cầu dính vào nhau sau khi va chạm. Xác định tốc độ của các quả cầu và hướng dịch chuyển của chúng sau va chạm. 

Một ô tô khối lượng m = 1,2 tấn đang chuyển động với vận tốc 72 km/h thì hãm phanh và dừng lại sau 12 giây. Tìm lực hãm tác dụng lên ô tô.

Đồ thị trong Hình 4.5 mô tả sự phụ thuộc của độ lớn lực F tác dụng lên một chất điểm theo thời gian. Biết chất điểm có khối lượng 2 kg và ban đầu ở trạng thái nghỉ. Xác định tốc độ của chất điểm tại các thời điểm.

a) t = 3 s.

b) t = 5 s.

Vật A có khối lượng 400 g chuyển động với tốc độ 5,0 m/s đến va chạm với vật B có khối lượng 300 g đang chuyển động theo chiều ngược lại với tốc độ 7,5 m/s. Sau va chạm vật A bật ngược trở lại với tốc độ 4,0 m/s. Tính vận tốc của vật B.

Một vật khối lượng chuyển động với vận tốc đến va chạm trực diện đàn hồi vào vật đang đứng yên. Sau va chạm, vật tiếp tục chuyển động theo chiều ban đầu, vật chuyển động ngược chiều và cả hai vật sau va chạm đều có độ lớn vận tốc bằng . Tìm tỉ số .

Con lắc đạn đạo là thiết bị được sử dụng để đo tốc độ của viên đạn. Viên đạn được bắn vào một khối gỗ lớn treo lơ lửng bằng dây nhẹ, không dãn. Sau khi va chạm, viên đạn ghim vào trong gỗ. Sau đó, toàn bộ hệ khối gỗ và viên đạn chuyển động như một con lắc lên độ cao h (Hình 4.6). Xét viên đạn có khối lượng , khối gỗ có khối lượng và . Lấy . Bỏ qua lực cản của không khí. Tính

a) vận tốc của hệ sau khi viên đạn ghim vào khối gỗ.

b) tốc độ ban đầu của viên đạn.

Một ô tô con khối lượng 1,2 tấn đang chuyển động với tốc độ 25 m/s thì va chạm vào đuôi của một xe tải khối lượng 9 tấn đang chạy cùng chiều với tốc độ 20 m/s. Sau va chạm ô tô con vẫn chuyển động theo hướng cũ với tốc độ 18 m/s.
a) Xác định vận tốc của xe tải ngay sau va chạm.

b) Xác định phần năng lượng tiêu hao trong quá trình va chạm. Giải thích tại sao lại có sự tiêu hao năng lượng này.

Một khẩu pháo gắn chặt vào xe và xe có thể di chuyển dọc theo đường ray nằm ngang như Hình 4.7. Khẩu pháo bắn ra một viên đạn khối lượng 200 kg với tốc độ 125 m/s theo hướng hợp với phương ngang . Biết khối lượng khẩu pháo và Hình 4.7 xe là 5 tấn. Tính tốc độ giật lùi của khẩu pháo.

Hình 4.7

Một xe lăn khối lượng đang chuyển động với vận tốc , đến va chạm vào xe khác khối lượng đang chuyển động cùng chiều. Sau va chạm hai xe dính vào nhau và chuyển động với cùng một vận tốc là 0,3 m/s theo chiều của xe lúc đầu. Tìm vận tốc của xe lúc trước va chạm và độ giảm động năng của hệ.

Một viên đạn đang bay ngang thì bị nổ ra thành hai mảnh. Một mảnh khối lượng bay thẳng đứng xuống dưới với độ lớn vận tốc 300 m/s, mảnh còn lại khối lượng thì bay chếch lên trên một góc so với phương ngang với độ lớn vận tốc 150 m/s. Lập tỉ số khối lượng của hai mảnh và tính độ lớn vận tốc ban đầu của viên đạn.

Một viên đạn đang bay ngang với độ lớn vận tốc 15 m/s tại nơi cách mặt đất 12,5 m thì bị vỡ ra làm hai mảnh có khối lượng . Biết mảnh thứ nhất bay xuống theo phương thẳng đứng và khi vừa chạm đất nó có độ lớn vận tốc 27,5 m/s. Tìm độ lớn và hướng của vận tốc mảnh còn lại.

Một con lắc đơn có chiều dài dây là 1,5 m, khối lượng quả cầu là đang đứng yên tại vị trí cân bằng, một quả cầu nhỏ khối lượng đang bay ngang với vận tốc 50 m/s đến va chạm xuyên tâm đàn hồi vào .

a) Tìm vận tốc của và sau va chạm.

b) Sau va chạm, con lắc chuyển động có dây treo hợp phương thẳng đứng góc lớn nhất bằng bao nhiêu?