Tài liệu Định luật bảo toàn cơ năng và định luật bảo toàn động lượng pptx

Tổng động năng và thế năng không thay đổi trong quá trình chuyển động mà chịu lực tác dụng chủ yếu là lực thế: Wsau=Wtrước với W là tổng động năng và thế năng Trong đó W = Wđ + Wt - Wđ

Định luật bảo toàn cơ năng

Cơ năng là: Khi một vật có khả năng sinh ra công thì vật đó có cơ năng

Thế năng

Thế năng hấp dẫn: Cơ năng của một vật phụ thuộc vào độ cao của vật so với mặt đất, hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc gọi là thế năng hấp dẫn Vật có khối lượng càng lớn và ở càng cao thì thế năng hấp dẫn càng lớn Hay còn có thể suy ra rằng: thế năng hấp dẫn của một vật phụ thuộc vào khối lượng của vật và mốc tính độ cao của

nó Hai đại lượng này tỉ lể thuận với nhau

Thế năng đàn hồi: Cơ năng của một vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi Vật bị nén càng nhiều, sinh công càng lớn thì thế năng đàng hồi cũng càng lớn

Động năng

Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng Vật có khối lượng càng lớn và

chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn Chú ý : Động năng và thế năng là hai

dạng chính của cơ năng

Sự chuyển hóa

Động năng có thể chuyển hóa thành thế năng và ngược lại, thế năng cũng có thể chuyển hóa thành động năng

Định luật bảo toàn cơ năng

Tổng động năng và thế năng không thay đổi trong quá trình chuyển động mà chịu lực tác dụng chủ yếu là lực thế:

W(sau)=W(trước) với W là tổng động năng và thế năng

Trong đó

W = Wđ + Wt

- Wđ là động năng - Wt là thế năng

Nhưng nếu có ngoại lực sinh công đối với hệ thì cơ năng thất thoát sẽ bằng chính công ngoại lực Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng trong hệ kín

Động lượng

Động lượng tịnh tiến (thường gọi là động lượng hay xung lượng) của một vật là đại

lượng vật lý đặc trưng cho sự truyền tương tác giữa vật đó với các vật khác Đây là một đại lượng quan trọng trong việc nghiên cứu tương tác giữa các vật

Đại lượng này bằng tích của khối lượng và vận tốc Do vậy thứ nguyên của động lượng là thứ nguyên khối lượng nhân với thứ nguyên vận tốc Trong SI, động lượng có đơn vị kg.m/s

Đại lượng có ý nghĩa vật lý tương tự như động lượng áp dụng cho chuyển động quay của các vật là mômen động lượng

Liên hệ với lực

Động lượng được liên hệ với lực qua định luật 2 Newton Cụ thể, biến thiên động lượng,

L, của một vật theo thời gian, t, bằng tổng các lực, F, tác động vào nó:

dL/dt = F

Định luật bảo toàn động lượng

Có thể suy ra trực tiếp từ định luật 2 Newton một hệ quả: khi tổng các ngoại lực tác động vào hệ các vật bằng không thì biến thiên động lượng của hệ cũng bằng không

Đây chính là nội dung Định luật bảo toàn động lượng Cụ thể, định luật này có thể phát

biểu: "tổng động lượng (đối với hệ quy chiếu quán tính) của một hệ các vật không thay đổi nếu hệ đó không tương tác với bên ngoài (tức là tổng ngoại lực bằng không)"

Cơ học cổ điển

Trong cơ học cổ điển, khối lượng của vật không phụ thuộc vào trạng thái chuyển động, động lượng được định nghĩa bằng tích của khối lượng cổ điển này với vận tốc

Trong công thức này, m là khối lượng của vật, là vận tốc của vật đó trong hệ quy chiếu

đang xét, và là động lượng của vật đối với hệ quy chiếu đó

Sự thay đổi động lượng của một vật theo thời gian trong hệ quy chiếu đang xét, theo định luật 2 Newton, đúng bằng giá trị của tổng các lực tác động vào vật

Thuyết tương đối

Động lượng tương đối tính, đề xuất bởi Albert Einstein, là tích của khối lượng tương

đối tính của vật với vận tốc chuyển động Khối lượng tương đối tính, m, liên hệ với khối lượng nghỉ (khối lượng cổ điển), m0, qua vận tốc chuyển động, v, theo m = γ m0 với:

v2 = v.v

Khái niệm này xuất phát từ nhu cầu xây dựng một véctơ-4 có độ lớn không thay đổi trong

biến đổi Lorent, tương tự như động lượng thông thường trong cơ học cổ điển Véctơ-4

này xuất hiện một cách tự nhiên trong các hàm Green của lý thuyết trường lượng tử

Véctơ-4 này, còn được gọi là động lượng-4, gồm 3 thành phần của vectơ động lượng

tương đối tính trong không gian ba chiều, p tương ứng với 3 chiều không gian, cùng

năng lượng tương đối tính tổng cộng, E tương ứng với chiều thời gian, chia cho tốc độ ánh sáng, c, để đồng bộ thứ nguyên:

[E/c, p]

Với năng lượng tương đối tính tổng cộng là:

E = mc2 = γ m0 c2

Động lượng-4 được xây dựng như vậy có đặc điểm là có độ lớn, PP

2, không thay đổi khi thay đổi hệ quy chiếu trong không thời gian:

PP

2 = p.p - E2/c2

Các vật thể không có khối lượng nghỉ như photon cũng vẫn có động lượng tương đối

tính Do hạt này luôn chuyển động với tốc độ ánh sáng p.p=E2/c2 đối với photon

Cơ học lượng tử

Trong cơ học lượng tử, động lượng của một hệ, đặc trưng bởi một hàm trạng thái, là kết quả thu được từ một phép đo, thực hiện bởi áp dụng toán tử lên hàm trạng thái đó Toán

tử này gọi là toán tử động lượng

Với hệ vật lý là một hạt không có điện tích và spin, toán tử động lượng có thể được viết trên hệ cơ sở vị trí là:

với là toán tử građiên, là hằng số Planck rút gọn, và i là đơn vị ảo (căn bậc hai của

-1)

Động lượng xuất hiện trong nguyên lý bất định của Heisenberg, trong đó nói rằng không

thể cùng một lúc đo chính xác (không có sai số) động lượng và vị trí của một hệ lượng

tử Động lượng và vị trí là hai đại lượng có thể tráo đổi