Tìm hiểu về động lượng và định luật bảo toàn động lượng

Trong cơ học Newton, động lượng chính là tích của khối lượng và vận tốc của một vật. Nó là một đại lượng vectơ, sở hữu độ lớn và hướng trong một không gian ba chiều. Cùng theo dõi bài viết dưới đây để tìm hiểu các kiến thức về động lượng và định luật bảo toàn động lượng nhé!

Động lượng

Định luật bảo toàn động lượng

Hệ cô lập (Hệ kín)

Hệ nhiều vật được xem là cô lập nếu như không chịu tác dụng của ngoại lực. Nếu có thì bắt buộc các ngoại lực phải cân bằng nhau. Chỉ có các nội lực tương tác giữa các vật trong một hệ. Các nội lực này sẽ trực đối nhau từng đôi một.

Trong một hệ cô lập thì động lượng là đại lượng không đổi.

Định luật bảo toàn động lượng

Định lí biến thiên động lượng

Va chạm mềm

Chuyển động bằng phản lực

Ứng dụng của động lượng trong chế tạo tên lửa nước

Giới thiệu về tên lửa nước

Tên lửa nước sẽ hoạt động theo nguyên tắc là phản lực:

• Không khí được bơm vào bên trong thân tên lửa, từ đó làm gia tăng áp suất.
• Khi tên lửa được phóng, không khí sẽ phun ra ngoài theo lỗ hổng ở đuôi tên lửa (miệng chai) do áp suất trong thân tên lửa cao hơn bên ngoài. Tên lửa sẽ được đẩy hướng về phía trước theo định luật bảo toàn động lượng:

MV = mv

Trong đó:

• • M: Khối lượng của tên lửa.
  • V: Vận tốc của tên lửa.
  • m: Khối lượng của khí và nước phun ra.
  • v: Vận tốc của khí và nước.
• Như vậy, nước được cho vào tên lửa nhằm mục đích làm tăng khối lượng và động lượng vật chất phun ra và do đó sẽ làm tăng vận tốc của tên lửa.

Cấu tạo

Tên lửa nước được chế tạo từ chai nhựa có dung tích là 1,5 lít. Nhiên liệu là hỗn hợp giữa nước và không khí. Bệ phóng là các khung được ghép từ các ống PVC.

Nguyên tắc hoạt động

Không khí sẽ được bơm vào chai chứa nước. Khi áp suất trong chai tăng cao thì nước và không khí sẽ từ đó mà phụt ra phía sau và đẩy tên lửa bay về trước.

Các bước thực hiện chế tạo tên lửa nước

Chuẩn bị

• Hai chai nhựa loại chứa 1,5 lít và đường kính miệng ống 21mm.
• Giấy bìa cứng.
• 1m25 ống nước PVC đường kính 21mm: cắt thành 7 đoạn, 6 đoạn dài 15cm và 1 đoạn dài 35cm.
• 1 đoạn ống PVC 42mmm có chiều dài 5cm.
• 4 đầu bịt ống kích thước 21mm.
• 3 nối ống 21mm hình chữ T.
• 10 sợi dây rút nhựa.
• 1 van xe máy (hoặc có thể là van xe đạp).
• 1 miếng săm xe.
• Keo dán ống PVC.
• 1 cuộn keo lụa quấn ống nước.
• 1 đồng hồ để đo áp suất.

Thực hiện

Phần cánh

Cánh tên lửa nước có thể được làm từ giấy bìa cứng, nhựa dẻo hay bất kỳ một loại vật liệu nào miễn sao nó có độ cứng và dễ dàng cho việc cắt ghép. Thông thường ta sẽ làm loại tên lửa nước có 3 cánh.

Sau đó ghép cánh vào đuôi của tên lửa nước, là phần đầu của chai nước ngọt. Bạn có thể ghép trực tiếp vào chai hoặc ghép thông qua lớp vỏ bao phía ngoài. Trong quá trình thực hiện bạn chú ý tránh làm chai nước ngọt bị thủng vì như thế sẽ làm nước sẽ bị rò rỉ ra ngoài. Do đó mà tên lửa nước sẽ không đạt đươc hiệu suất như mong muốn.

Bạn có thể dùng keo dán để ghép cánh trực tiếp vào thân. Phải đảm bảo cánh được dán thật chắc và không bị rơi ra trong qua trình bay. Bạn có thể dùng giấy bìa cứng cuộn lại thành một lớp vỏ bọc vững chắc để dán cánh vào. Đường kính của lớp vỏ bọc đó sẽ bằng đường kính của thân tên lửa.

Phần chóp

Có 2 cách vô cùng đơn giản để chế tạo phần chóp là:

• Cách 1: Bạn sử dụng phần đầu vỏ chai được cắt ra. Sau đó sẽ ghép vào thân tên lửa có sẵn. Vậy là ta đã có được phần chóp.

• Cách 2: Bạn có thể sử dụng giấy bìa cứng cuộn lại thành chóp tên lửa:

Nếu làm chóp theo cách 2 này thì sẽ có nhược điểm rất lớn là nếu làm bằng giấy bìa cứng sẽ dễ ướt dẫn đến hư chóp.

Làm dù cho tên lửa nước

Dù là một bộ phận có chức năng dùng để giảm chấn động cho tên lửa nước khi rơi. Nó thường được đặt trong chóp tên lửa nước. Vật liệu để làm dù sẽ thường là bao nilong. Bạn cần cắt ra thành hình tròn sau đó cột nó thành các đoạn dây vào mép để làm dây dù. Sau đó làm khoang chứa dù theo các bước như sau:

Ta cột các đầu của dây dù còn lại vào thành của khoang dù, sau đó cuộn lại thật gọn và cho vào khoang dù như ở hình dưới đây:

Chế tạo dàn phóng

Phần van để bơm khí vào ta gắn vào một đầu bịt ống. Đầu bịt ống này được làm một cách bằng phẳng ( bạn có thể dùng cưa để cưa đi phần thừa) sau đó đục một lỗ và tiếp theo là cho van xe đạp vào. Ta dùng các miếng săm xe chèn vào chỗ tiếp giáp giữa van và ống nước để tránh hiện tượng rò rỉ khí.

Khóa tên lửa

• Bạn dùng 6 sợi dây rút nhựa để quấn quanh đoạn ống 35cm.
• Cột cố định 6 sợi dây lại với nhau và dùng keo nến để gia cố thêm.
• Luồn ống 40cm vào để các khóa ngàm dây rút vào ngạnh ở vị trí cổ chai.

Hoạt động

Bạn đưa phần đuôi tên lửa nước vào ống đường kính 21mm, có chiềudài 35cm. Các mấu của lạt nhựa sẽ được giữ chặt vào cổ chai bằng đoạn ống nước có đường kính 40mm. Tiếp theo bạn bơm khí vào tên lửa nước qua van. Muốn cho tên lửa bay lên thì chỉ cần giật đoạn ống 40mm để cho các mấu của lạt nhựa bung ra và vì thế mà tên lửa nước được giải phóng và bay lên.

Trên đây là toàn bộ kiến thức về động lượng và định luật bảo toàn động lượng mà thietbikythuat muốn chia sẻ tới bạn đọc. Hy vọng với những chia sẻ ở bài viết giúp bạn đọc có thêm được cho mình nhiều thông tin bổ ích!