Vì sao không lấy tốc độ một điểm trên vành làm vận tốc của cả bánh khi tính động lượng?

Giải thích nguyên lý

Các phần khác nhau của một bánh đang quay có vận tốc khác nhau. Khi tính động lượng toàn bộ, phải cộng vectơ động lượng các phần; các phần quay quanh khối tâm không được cộng bằng độ lớn. Với vật có khối lượng không đổi, tổng động lượng liên hệ vận tốc khối tâm, không phải tốc độ của một điểm vành được chọn tùy ý.

Ví dụ tính từng bước

Xét mô hình hai khối đối diện, mỗi khối 0,50 kg, gắn trên một thanh nhẹ đang được mang sang phải. Tâm đi 2 m/s; ở thời điểm xét, phần quay cho khối trên thêm 1 m/s sang phải và khối dưới 1 m/s sang trái. Vận tốc theo phòng là 3 và 1 m/s. Tổng động lượng 0,50 × 3 + 0,50 × 1 = 2 kg·m/s, bằng tổng khối lượng 1 kg nhân vận tốc tâm 2 m/s.

Điểm dễ hiểu sai

Lấy 1 kg nhân 3 m/s hoặc 1 m/s đều chọn nhầm vận tốc một phần cho cả hệ. Không được coi tất cả điểm trên bánh đồng thời có cùng vận tốc.

Tự kiểm tra

Hai phần động lượng do quay là +0,50 và −0,50 kg·m/s nên triệt tiêu trong tổng.

Điều kiện áp dụng

Mô hình hai khối đối xứng với liên kết nhẹ, chuyển động phẳng; không giả sử bánh lăn không trượt trên sàn, không dùng moment quán tính.

Đọc hình minh họa

Hai khối trên và dưới tâm có vận tốc so phòng 3 và 1 m/s, tâm 2 m/s; tách phần quay ±1 khỏi chuyển động chung. 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