Áp dụng các kiến thức về động lực học (định luật III Newton, xung lượng của lực) cho bài toán va chạm của phân tử khí với thành bình. Thảo luận để rút ra biểu thức \(p = \frac{1}{3}\mu m{v^2}\).
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Ta có: \(\overrightarrow{F}\cdot\Delta t=\Delta\overrightarrow{p}=\overrightarrow{p_{sau}}-\overrightarrow{p_{trc}}\)
\(\Rightarrow F\cdot\Delta t=6,54\cdot10^{-26}\cdot\left(-244-244\right)=-3,19152\cdot10^{-23}N\cdot s\)
P/s: Bạn tự vẽ hình minh họa để dễ hiểu hơn
Gọi \(\overrightarrow{p_1}\) là động lượng lúc trước và \(\overrightarrow{p_2}\) là động lượng lúc sau
Chọn (+) là chiều chuyển động ban đầu:
Từ mối liên hệ giữa động lượng và xung lượng của lực cho phần tử khí khi va chạm:
\(\overrightarrow{F}.\Delta t=\Delta\overrightarrow{p}\Leftrightarrow\overrightarrow{F}.\Delta t=\overrightarrow{p_2}-\overrightarrow{p_1}\)
chiếu (+) ta có: \(F.\Delta t=4.10^{-26}\left(-600-600\right)=-4,8.10^{-23}\left(N.s\right)\)
Theo bài ra ta có: v2 = v1 = v = 600m/s
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của phần tử khí trước khi chạm vào thành bình ta có Δ p → = F → . Δ t
Chiếu theo chiều dương:
F . Δ t = − m . v 2 − m v 1 = − 2 m v ⇒ F . Δ t = − 2.4 , 65.10 − 26 .600 = − 5 , 58.10 − 23 ( N . s )
+ Theo bài ra ta có:
v 2 = v 1 = v = 600 m / s
+ Chọn chiều dương là chiều chuyển động của phần tử khí trước khi chạm vào thành bình ta có:
Δ p → = F → . Δ t
+ Chiếu theo chiều dương:
F . Δ t = − m . v 2 − m v 1 = − 2 m v
⇒ F . Δ t = − 2.4 , 65.10 − 26 .600 = − 5 , 58.10 − 23 N . s
Chọn đáp án A
1)
Theo định luật Newton thứ nhất:
Một vật ở trạng thái nghỉ sẽ tiếp tục đứng yên, trừ khi bị tác động bởi một lực không cân bằng. Một vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động với cùng tốc độ và cùng chiều trừ khi bị tác động bởi một lực không cân bằng.
Luật này thường được gọi là “luật quán tính”.
Điều này có nghĩa là các vật trong tự nhiên có một xu hướng tiếp tục làm những gì chúng đang làm. Nó còn có nghĩa là để gia tốc của một vật thay đổi, thì phải có một lực không cân bằng tác dụng lên vật đó.
Lấy ví dụ: Các lực sau đây tác dụng lên một vật. Vật chuyển động với vận tốc không đổi 3m/s. Tìm lực X.
Định luật Newton 1
Bởi vì vật chuyển động với vận tốc không đổi nên nó đang bị tác động bởi 3 lực cân bằng. Do đó lực cần tìm X là 5N.
Định luật Newton thứ hai về chuyển động phát biểu rằng:
Tốc độ thay đổi động lượng của vật thể tỷ lệ thuận với lực tác dụng. Nói cách khác, khi một lực tổng thể tác dụng lên một vật, gia tốc sẽ thay đổi. Gia tốc thay đổi bao nhiêu phụ thuộc vào độ lớn của lực tác dụng.
Mọi người đều biết đến định luật Newton thứ hai một cách vô thức. Mọi người đều biết rằng vật nặng hơn cần nhiều lực hơn để di chuyển cùng một quãng đường so với vật nhẹ hơn. Tuy nhiên, định luật Newton thứ hai này biểu thị rõ cho chúng ta một mối quan hệ chính xác giữa lực, khối lượng và gia tốc. Nó có thể được biểu thị như một phương trình toán học:
Công thức: F = m.a
Ví dụ: Một chiếc xe ô tô nặng 1.000 kg đang tăng dần tốc độ với gia tốc là 0,05 m/s2, bạn có thể tính được lực tác động lên chiếc xe này nhờ định luật Newton II
Trả lời F = 1000×0,05 = 50 (newton)
Định luật Newton 2
Cần lưu ý, mọi người thường nhầm lẫn giữa trọng lượng và khối lượng. Trọng lượng là lực do trọng lực và được đo bằng newton. Trong khi đó khối lượng là lượng vật chất mà một cơ thể vật chứa và được đo bằng kilôgam (kg). Trọng lượng và khối lượng liên hệ với nhau theo phương trình:
W = mg
Thực ra, đây cũng chính là hệ quả của định luật Newton thứ hai.
Định luật Newton III cho rằng:
Khi một vật tác dụng lực lên một vật khác thì vật đó cũng bị vật kia tác dụng ngược lại. Trong đó, chữ N hoặc R thường được dùng để chỉ phản lực ngược lại này.
Điều này có nghĩa là đối với mọi lực thì có một phản lực có độ lớn bằng nhau, nhưng ngược hướng. Điều đó có nghĩa là bất cứ khi nào một vật đẩy một vật khác thì nó sẽ bị đẩy ngược lại theo hướng ngược lại một cách mạnh mẽ như nhau.
Ví dụ, nếu một quả bóng được đặt trên bàn, quả bóng sẽ tác dụng một lực lên mặt bàn. Tuy nhiên cùng lúc đó, mặt bàn cũng tác dụng lại một lực đúng lên quả bóng (chính lực này sẽ ngăn không cho quả bóng bị hút vào mặt bàn). Phản lực này có độ lớn bằng với lực quả bóng tác động vào mặt bàn và có chiều ngược lại.
Hay ví dụ về tác dụng của tên lửa. Tên lửa đẩy xuống mặt đất bằng lực của động cơ, và phản lực là mặt đất đẩy tên lửa lên trên với một lực tương đương.
a)
- Trọng lực P tác dụng lên thùng hàng và lực căng T của sợi dây (lực kéo của người)
- Trọng lực P tác dụng lên người và phản lực N tác dụng lên người
- Lực kéo của người tác dụng lên sợi dây và lực căng T của sợi dây tác dụng lên người.
b)
Các lực tác dụng lên thùng hàng gồm trọng lực P và lực căng của dây (lực kéo của người).
c)
Các lực tác dụng lên người:
a)
a) Lúc đầu quả cầu tăng tốc do trọng lực lớn hơn lực đẩy Ác-si-mét,.
b) Sau một thời gian thì quả cầu chuyển động đều vì lúc này quả cầu đã ngập trong dầu, lực đẩy cân bằng với trọng lực.
c) Nếu ống đủ cao thì vận tốc khi quả cầu chuyển động đều là vận tốc cuối của nó vì khi đó quả cầu sẽ có đủ thời gian để duy trì trạng thái chuyển động.
c)
Các lực tác dụng lên người:
Chon chiều dương là chiều chuyển động bong trước lúc va chạm với tường theo bài ra v 1 = v 2 = v = 8 ( m / s )
Độ biến thiên động lượng
Δ p → = p → 2 − p → 1 = m v → 2 − m v → 1
Chiếu lên chiều dương
⇒ Δ p = − m v 2 − m v 1 = − 2 m v = − 2.0 , 4.8 = − 6 , 4 ( k g . m / s )
Lực trung bình do tường tác dụng lên bóng
Δ p = F . Δ t ⇒ F = Δ p Δ t = − 6 , 4 0 , 1 = − 64 ( N )
Nếu học sinh đó đá quả bóng theo phương hợp với tường một góc thì quả bóng bật ra với góc tương tự thì. Chon chiều dương như hình vẽ
Độ biến thiên động lượng
Δ p → = p → 2 − p → 1 = m v → 2 − m v → 1
Chiếu lên chiều dương
⇒ Δ p = − m v 2 sin α − m v 1 sin α = − 2 m v sin α ⇒ Δ p = − 2.0 , 4.8. sin 60 0 = − 3 , 2 ( k g m / s )
Lực trung bình do sàn tác dụng lên bóng
Δ p = F . Δ t ⇒ F = Δ p Δ t = − 3 , 2 0 , 1 = − 32 ( N )
Qua biểu thức của định luật II Newton, ta thấy khi vật có khối lượng càng lớn thì gia tốc của vật càng nhỏ, tức vật càng khó thay đổi vận tốc, nghĩa là vật có quán tính càng lớn. Ngược lại, vật có khối lượng càng nhỏ thì càng dễ dàng thay đổi vận tốc, nghĩa là vật có quán tính càng nhỏ. Như vậy khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.
Đáp án: D
Các phân tử khí có cả 3 tính chất :
(I) chuyển động không ngừng.
(II) tương tác với nhau bằng lực hút và lực đẩy.
(III) khi chuyển động va chạm với nhau.
Áp suất tác dụng lên thành bình là: \(p = \frac{F}{S} = \frac{{\frac{N}{6}.f}}{S} = \frac{{\frac{{\mu Sv\Delta t}}{6}.\frac{{2mv}}{{\Delta t}}}}{S} = \frac{{\frac{1}{3}\mu m{v^2}S}}{S} = \frac{1}{3}\mu m{v^2}\)