Khi một vật nặng đang chạy nhanh va vào vật khác, nó "truyền" chuyển động của mình sang. Đại lượng đo "lượng chuyển động" đó là ĐỘNG LƯỢNG. Động lượng vừa phụ thuộc khối lượng, vừa phụ thuộc vận tốc — và điều kì diệu là tổng động lượng của một hệ kín luôn được giữ nguyên.
Bowling và bóng bàn
Trong vật lý
Động lượng p = m·v
Trong đời thường
Cảm giác khó dừng một quả bowling đang lăn vs. quả bóng bàn
Quả bowling nặng, lăn vừa phải đã rất khó dừng — động lượng lớn. Quả bóng bàn rất nhẹ, dù bay nhanh cũng dễ dừng. Động lượng là tích của cả khối lượng và vận tốc, nên nặng hay nhanh đều làm tăng p.
Khi các vật trong một hệ tương tác với nhau (va chạm, nổ, đẩy nhau) mà KHÔNG chịu tác dụng của ngoại lực đáng kể, thì tổng động lượng của cả hệ trước và sau tương tác là như nhau. Hệ như vậy gọi là hệ kín.
- Hệ kín: tổng ngoại lực tác dụng lên hệ bằng 0 (hoặc rất nhỏ so với nội lực trong thời gian tương tác).
- Chọn chiều dương cho mỗi phương.
- Viết tổng động lượng trước và sau tương tác theo chiều dương đó (kèm dấu).
- Cho hai tổng bằng nhau rồi giải ra đại lượng cần tìm.
Giải bài tập bằng animation — viên đạn vỡ ở độ cao H
Đề bài
Viên đạn khối lượng m = 0,8 kg đang bay ngang với vận tốc v₀ = 12,5 m/s ở độ cao H = 20 m thì vỡ thành hai mảnh. Mảnh I có khối lượng m₁ = 0,5 kg, ngay sau khi nổ bay thẳng đứng xuống và khi bắt đầu chạm đất có vận tốc v₁′ = 40 m/s. Lấy g = 10 m/s². Tìm độ lớn và hướng vận tốc của mảnh đạn II ngay sau khi vỡ. Bỏ qua sức cản của không khí.
Đạn vỡ ở độ cao H — bảo toàn động lượng
- Viên đạn trước khi nổ (m = 0,8 kg)
- Mảnh I (m₁ = 0,5 kg) rơi thẳng đứng
- Mảnh II (m₂ = 0,3 kg) và vận tốc v₂
- v₂x — thành phần ngang
- v₂y — thành phần đứng
Bật để xem mảnh I rơi xuống và mảnh II bay vút lên. Dùng nút Tạm dừng để giữ khung hình.
- Khối lượng m
- 0.8 kg
- Vận tốc đầu v₀
- 12.5 m/s
- Độ cao H
- 20 m
- m₁ / m₂
- 0.5 / 0.3 kg
- Vận tốc mảnh I (chạm đất)
- 40 m/s
- v₂ (mảnh II)
- 66.7 m/s
- Hướng v₂
- 60° (chéo lên)
Mảnh I rơi thẳng đứng nên v₁x = 0; dùng bảo toàn động lượng theo hai phương để tìm v₂x và v₂y, rồi tổng hợp thành v₂.
1Đọc đề và ghi dữ kiện, chọn hệ kín
Dữ kiện: m = 0,8 kg; v₀ = 12,5 m/s (ngang); H = 20 m; m₁ = 0,5 kg; v₁′ (chạm đất) = 40 m/s (thẳng đứng); g = 10 m/s². Suy ra m₂ = m − m₁ = 0,3 kg. Chọn chiều dương Ox: sang phải (theo v₀); Oy: hướng lên.
Kết quả bước này: m₂ = 0,8 − 0,5 = 0,3 kg.
Đáp số
Mảnh II bay với vận tốc v₂ ≈ 66,7 m/s, hợp với phương ngang một góc 60° và hướng chếch lên trên, lệch về phía trước theo chiều bay ban đầu của đạn.
🧠 Kiến thức cần nắm để giải bài này
- Động lượng là đại lượng vectơ: p = m·v, cùng hướng với vận tốc.
- Vụ nổ/va chạm tức thời ⇒ coi là hệ kín ⇒ bảo toàn động lượng.
- Phải chiếu phương trình vectơ xuống từng trục (Ox, Oy) và chú ý dấu.
- Mảnh bay thẳng đứng có vận tốc ngang bằng 0.
- Dùng hệ thức rơi tự do v² − v₀² = 2gH để tìm vận tốc ngay sau nổ từ vận tốc chạm đất.
- Tổng hợp hai thành phần vuông góc bằng Pytago và góc bằng tanα.