Vì sao độ dốc đồ thị động lượng–thời gian cho biết hợp lực?

Giải thích nguyên lý

Độ biến thiên động lượng trong một khoảng thời gian bằng xung lượng hợp lực. Nếu động lượng tăng đều theo thời gian thì hợp lực không đổi và bằng mức tăng động lượng chia thời gian. Cần đọc trục động lượng đúng đơn vị kg·m/s; đây không phải đồ thị vị trí hoặc vận tốc. Hợp lực cùng chiều tăng động lượng trong quy ước đang chọn.

Ví dụ tính từng bước

Một vật 2 kg có động lượng theo x tăng đều từ 1 kg·m/s lúc 0 s lên 5 kg·m/s lúc 2 s. Hợp lực theo x bằng (5 − 1)/2 = 2 N. Vận tốc đầu 0,5 m/s, cuối 2,5 m/s nên gia tốc 1 m/s²; kiểm tra bằng ma = 2 N. Đơn vị độ dốc là kg·m/s², đúng bằng N.

Điểm dễ hiểu sai

Không lấy giá trị 5 kg·m/s chia 2 s nếu đồ thị không đi qua gốc. Độ dốc lấy chênh hai tung độ.

Tự kiểm tra

Nếu đoạn đồ thị nằm ngang thì hợp lực theo x bằng bao nhiêu? Đáp án: 0 N ở mô hình khối lượng không đổi.

Điều kiện áp dụng

Vật có khối lượng không đổi trong hệ quán tính; đường thẳng biểu diễn số liệu lý tưởng. Đoạn đồ thị cong chỉ cho hợp lực trung bình khi dùng hai đầu khoảng.

Đọc hình minh họa

Đồ thị pₓ–t có hai điểm (0;1) và (2;5), tam giác độ dốc Δp = 4 kg·m/s, Δt = 2 s và hình vật chịu hợp lực 2 N. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Động lượng là vectơ hay đại lượng vô hướng Định luật bảo toàn động lượng xét hệ nào