Physic Labs

Cơ học Newton

Lực tương tác và bảo toàn động lượng

Nhận ra lực hai vật tác dụng lên nhau bằng nhau, ngược chiều; khảo sát động lượng được bảo toàn trong hệ kín. Đo động lượng của hai vật trước và sau va chạm, rồi kiểm chứng pbefore=pafterp_{before} = p_{after}.

THCS

⚠ Va chạm chỉ được mô phỏng; không phóng hoặc đập vật thật, có thể gây chấn thương.

Dụng cụ

  • Hai quả cầu va chạm một chiều
  • Thanh trượt khối lượng, vận tốc ban đầu, hệ số phục hồi và thời gian chậm

Các bước tiến hành

  1. Thay đổi khối lượng và vận tốc trước va chạm

    Đặt m₁, m₂, v₁, v₂ bằng các thanh trượt, chọn e = 1 rồi nhấn Va chạm lại để xem va chạm chậm. Đọc tổng động lượng trước và sau va chạm; sau đó đổi khối lượng hoặc vận tốc và chạy lại để xác nhận tổng động lượng vẫn như nhau. Giảm e về 0 để so sánh va chạm mềm: động lượng vẫn bảo toàn, nhưng động năng không còn được bảo toàn. Đối chiếu các đại lượng quan sát được với pbefore=pafterp_{before} = p_{after}.

  2. So sánh hai lực tương tác

    Chạy va chạm chậm và quan sát hai vectơ lực tại cùng thời điểm. So sánh độ lớn, chiều và vật chịu lực để kiểm tra F⃗12=−F⃗21\vec F_{12} = -\vec F_{21}; cặp lực tác dụng lên hai vật khác nhau.

  3. Phân biệt động lượng và động năng

    Giữ khối lượng và vận tốc ban đầu, giảm hệ số phục hồi e từ 1 về 0 rồi chạy lại. Đọc tổng động lượng và động năng trước, sau va chạm; xác định đại lượng nào được bảo toàn trong từng trường hợp. Đối chiếu các đại lượng quan sát được với pbefore=pafterp_{before} = p_{after}.

Mô phỏng

Lịch sử thí nghiệm

Newton trình bày định luật III trong Principia năm 1687: khi hai vật tương tác, lực chúng tác dụng lên nhau bằng nhau về độ lớn, ngược chiều và tác dụng lên hai vật khác nhau. Cách phát biểu này giúp phân biệt cặp lực tương tác với hai lực cân bằng trên cùng một vật. Các ví dụ về va chạm và lực tiếp xúc cho thấy định luật áp dụng cho từng cặp tương tác, không phụ thuộc vật nào đang chuyển động. Định luật III cùng với định luật II dẫn đến bảo toàn động lượng của hệ cô lập: các lực nội tại triệt tiêu khi xét tổng hệ, còn ngoại lực tổng bằng không thì tổng động lượng không đổi. Trong va chạm, động lượng có thể được bảo toàn dù động năng giảm ở va chạm không đàn hồi. Do đó, cần phân biệt lực tương tác, động lượng hệ và động năng khi đọc kết quả mô phỏng.

Nhà vật lý liên quan

Chủ đề liên quan trong thư viện