CHUYỂN ĐỘNG BẰNG PHẢN LỰCBÀI TẬP VỀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

1. Nguyên tắc chuyển động bằng phản lực 2. Động cơ phản lực – Tên lửa

3. Bài tập định luật bảo toàn động lượng

1. Nguyên tắc chuyển động bằng phản lực

Trong một hệ kín đứng yên, nếu có một phần của hệ bắt đầu chuyển động theo một hướng, thì theo định luật bảo toàn động lượng, phần còn lại của hệ sẽ chuyển động theo hướng ngược lại.Ta gọi đây là chuyển động bằng phản lực.

2. Động cơ phản lực. Tên lửa

A. Động cơ phản lựcLà động cơ tạo ra lực đẩy theo nguyên lý phản lực. Phần đầu của động cơ có máy nén để hút và nén không khí. Khi nhiên liệu cháy, hỗn hợp khí sinh ra phụt về phía sau vừa tạo ra phản lực, vừa làm quay tuabin của máy nén.

B. Tên lửaTên lửa vũ trụ chuyển động bằng động cơ phản lực không cần đến môi trường bên ngoài.Để tên lửa đạt được vận tốc lớn cần 2 điều kiện: +Khối lượng và vận tốc khí phụt ra lớn +Tỉ lệ khối lượng vỏ và nhiên liệu phù hợp Người ta chế tạo tên lửa nhiều tầng.

Các mô hình tên lửa mini:Tên lửa nướcTên lửa hoạt động bằng chất đốt

3. Bài tập định luật bảo toàn động lượng

A. Phương pháp chung:Hệ là hệ kín.Chọn hai trạng thái thích hợp của hệ (mà ta chọn là trạng thái đầu và trạng thái cuối).Viết các biểu thức cho động lượng của hệ ở mỗi trạng thái (chọn hệ qui chiếu phù hợp, toàn bộ các thành phần trong hệ).Cuối cùng đặt các biểu thức của P và P’ bằng nhau và tìm các đại lượng cần tìm.

B. Ví dụ

Một súng đại bác có khối lượng M=1300 kg bắn một quả đạn có khối lượng m=72kg theo phương nằm ngang với vận tốc v’ so với súng; súng chuyển động giật lùi (tự do) với vận tốc V so với đất. Độ lớn của v’=55m/s.a. Hãy tìm Vb. Tìm vận tốc v của đạn so với mặt đất.

Giải:a.Ta chọn hệ gồm súng và đạn, làm vậy ta chắc chắn lực xuất hiện khi bắn sẽ là nội lực và ta không cần xét đến chúng. Các ngoại lực tác dụng lên hệ không có thành phần nằm ngang, nên thành phần nằm ngang của động lượng toàn phần của hệ phải không thay đổi khi súng bắn.

Ta chọn đất làm hệ quy chiếu, và coi các vận tốc là dương nếu nó hướng theo hướng của viên đạn bay đi.

Khi đó vận tốc của đạn so với mặt đất sẽ là v= V+v’Trước khi súng bắn hệ có động lượng ban đầu P=0. Khi đạn bay hệ có động lượng lúc sau là P’=MV + mv =MV + m (V+v’)Áp dụng định luật bảo toàn cho hệ ta có: P=P’

⇔ 0 = MV+ m (V+v’)⇔ V= = = -2,9 m/s

b.Từ đây ta dễ dàng tìm được v= v’ + V = 55- 2,9= 52,1 m/sNhận xét: Do súng giật lùi mà đối với mặt đất đạn đi chậm hơn so với trường hợp súng không giật.

Bài tập luyện tập

Bài 1: Một viên đạn có khối lượng m=3kg đang bay thẳng đứng lên cao với vận tốc v=471m/s thì nổ thành hai mảnh. Mảnh lớn có khối lượng m=2kg bay theo hướng chếch lên cao hợp với phương thẳng đứng một góc 45 độ với vận tốc v=500m/s. Hỏi mảnh kia bay theo hướng nào và với vận tốc là bao nhiêu? (Đáp số: Mảnh hai bay theo phương chếch lên cao, hợp với đường thẳng đứng một góc 45 độ, nhưng về phía đối diện với mảnh thứ nhất, với vận tốc 1 000m/s ) Bài 2*: Một bệ súng có khối lượng M=10 tấn có thể chuyển động không ma sát tren đường ray. Trên bệ súng có gắng một khẩu đại bác khối lượng m=5 tấn. Giả sử khẩu đại bác nhả đạn theo phương đường ray. Viên đạn có khối lượng 100 kg và có vận tốc đầu nòng là 500m/s. Hãy xác định vận tốc của bệ súng ngay sau khi bắn, biết rằng:a. Lúc đầu bệ súng đứng yênb. Trước khi bắn, bệ súng chuyển động có vận tốc V=18km/h theo chiều bắnc. Trước khi bắn, bệ súng chuyển động với vận tốc 18km/h ngược chiều bắn.