Vì sao xe phóng một viên bi xiên chỉ bảo toàn động lượng ngang khi nền đỡ còn tác dụng lực đứng?

Giải thích nguyên lý

Bảo toàn động lượng phải xét theo phương mà xung lượng ngoài có thể bỏ qua. Một xe trên ray ngang nhận lực đỡ từ nền, nên tổng động lượng đứng của xe–bi không nhất thiết bảo toàn. Theo ngang nếu ray không cản, có thể dùng tổng động lượng trước bằng sau.

Ví dụ tính từng bước

Xe sau phóng có khối lượng 1 kg, bi 0,02 kg, hệ ban đầu đứng yên. Bi bay với tốc độ 10 m/s theo hệ đất, góc 60° lên so ngang. Động lượng ngang bi là 0,02×10cos60° = 0,1 kg·m/s, xe giật lùi ngang với v = −0,1 m/s.

Điểm dễ hiểu sai

Không lấy toàn bộ tốc độ bi 10 m/s để tính giật lùi ngang. Cũng không buộc xe phải bay xuống để cân bằng động lượng đứng vì nền còn tạo xung lượng ngoài.

Tự kiểm tra

Tổng động lượng ngang sau: 1×(−0,1) + 0,02×5 = 0.

Điều kiện áp dụng

Dữ kiện tốc độ bi là so với đất, không phải so xe sau phóng; chỉ xét mô hình mô phỏng trên ray nhẵn.

Đọc hình minh họa

Bi có vận tốc 10 m/s so đất, hướng 60° lên so ngang; xe giật lùi chỉ theo ngang. Khi tính động lượng ngang chỉ dùng thành phần 5 m/s của bi. 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