Mục lục bài họcĐang ở d04-b2
Conservation of Momentum and Collisions
The one rule that always holds
If no net external force acts on a system, total momentum is conserved:
$$m_1v_{1i}+m_2v_{2i}=m_1v_{1f}+m_2v_{2f}$$During a collision, internal forces are huge but they come in third-law pairs and cancel within the system. External forces like gravity and friction act too, but over the very short collision time their impulse is negligible.
Three kinds of collision
- Elastic — momentum and kinetic energy both conserved.
- Inelastic — momentum conserved, kinetic energy is not.
- Perfectly inelastic — objects stick together; this loses the most kinetic energy possible while still conserving momentum.
Strategy: start every problem with momentum, because it is always available. Only bring in kinetic energy if you are told the collision is elastic.
Quy tắc luôn đúng: không có ngoại lực thì tổng động lượng của hệ bảo toàn.
Trong lúc va chạm, lực nội cực lớn nhưng chúng đi thành cặp định luật ba và triệt tiêu bên trong hệ. Trọng lực và ma sát vẫn có, nhưng thời gian va chạm quá ngắn nên xung lượng của chúng bỏ qua được.
Ba loại va chạm:
- Đàn hồi — bảo toàn cả động lượng lẫn động năng.
- Không đàn hồi — chỉ bảo toàn động lượng.
- Hoàn toàn không đàn hồi — hai vật dính nhau; đây là trường hợp mất động năng nhiều nhất có thể mà vẫn bảo toàn động lượng.
Chiến thuật: mở đầu mọi bài bằng động lượng, vì nó luôn dùng được. Chỉ đem động năng vào khi đề nói rõ va chạm là đàn hồi.
Xe $1200$ kg chạy $20$ m/s đâm vào xe $800$ kg đang đứng yên, hai xe dính nhau. Tính tốc độ chung và phần động năng mất đi.
Động lượng:
$$1200(20)+800(0)=\left(1200+800\right)v\ \Longrightarrow\ v=\frac{24\,000}{2000}=12\ \text{m/s}$$Động năng trước: $\tfrac12(1200)(400)=240\,000$ J.
Động năng sau: $\tfrac12(2000)(144)=144\,000$ J.
Mất đi: $240\,000-144\,000=96\,000$ J — thành nhiệt, âm thanh và biến dạng kim loại.
Đúng $40\%$ động năng biến mất, trong khi động lượng thì không mất một chút nào.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 4 — Linear Momentum gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận, ra khó hơn đề thật 30–50%. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.