Bảo toàn động lượng
1644
René Descartes (1596-1650)
Kể từ thời các triết gia Hi Lạp cổ đại, loài người đã tự vấn về câu hỏi vĩ đại nhất của vật lí học: “Vạn vật chuyển động như thế nào?” Sự bảo toàn động lượng, một trong những định luật vật lí vĩ đại nhất, đã được nhà triết học và nhà khoa học René Descartes bàn luận ở một hình thức sơ khai trong tác phẩm Principia Philosophiae (Các nguyên lí Triết học), xuất bản vào năm 1644.
Trong cơ học cổ điển, động lượng P được định nghĩa là tích của khối lượng m và vận tốc v của một vật, P = mv, trong đó P và v là các đại lượng vector có độ lớn và hướng. Đối với một hệ “kín” (tức là cô lập) gồm các vật đang tương tác, tổng động lượng PT được bảo toàn. Nói cách khác, PT là không đổi dù rằng chuyển động của từng vật có thể đang thay đổi.
Ví dụ, xét một nghệ sĩ trượt băng đứng yên với khối lượng 45 kg. Một quả bóng khối lượng 5 kg được ném vào cô ta ở tốc độ 5 m/s từ một chiếc máy ở phía trước cô ta và cách cô ta một khoảng ngắn để chúng ta có thể giả sử đường bay của quả bóng gần như là nằm ngang. Cô ta bắt lấy quả bóng, và cú va chạm làm cô ta chuyển động lùi ra sau ở tốc độ 0,5 m/s. Ở đây, động lượng cho quả bóng đang chuyển động và nghệ sĩ trượt băng đứng yên trước va chạm là 5 kg × 5 m/s (quả bóng) + 0 (nghệ sĩ trượt băng), và động lượng sau va chạm cho nghệ sĩ trượt băng cầm quả bóng là (45 + 5 kg) × 0,5 m/s, như vậy động lượng được bảo toàn.
Moment động lượng là một khái niệm liên quan đến các vật chuyển động quay. Xét một chất điểm (ví dụ đại khái một quả cầu treo dưới một sợi dây) đang quay với động lượng P theo một vòng tròn bán kính r. Moment động lượng về cơ bản là tích của P và r – khối lượng, vận tốc, hoặc bán kính càng lớn thì moment động lượng càng lớn. Moment động lượng của một hệ cô lập cũng bảo toàn. Ví dụ, khi một nghệ sĩ trượt băng đang xoay tròn người thu tay của cô ta vào, thì r giảm, động tác đó làm cho cô ta xoay tròn người nhanh hơn. Trực thăng sử dụng hai rotor (cánh quạt) để thăng bằng vì một rotor nằm ngang thôi thì sẽ làm cho thân trực thăng quay theo chiều ngược lại để bảo toàn moment động lượng.
Người đang được kéo lên một trực thăng cứu hộ trên biển. Không có rotor đuôi để thăng bằng, thân trực thăng này sẽ quay tròn theo chiều ngược với chiều quay của rotor phía trên để bảo toàn động lượng.
XEM THÊM. Gia tốc Rơi tự do (1638), Các Định luật Newton về Chuyển động và Lực hấp dẫn (1687), và Con lắc Newton (1967).
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí | Clifford A. Pickover
Bản dịch của Thuvienvatly.com
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>
