CHỦ ĐỀ ĐỘNG LƯỢNG - XE CHẠY BẰNG PHẢN LỰC

XE CHẠY BẰNG PHẢN LỰC

I. SƠ LƯỢC VỀ XE CHẠY BẰNG PHẢN LỰC

Định luật bảo toàn động lượng

Phát biểu: "Tổng động lượng của một hệ kín luôn được bảo toàn nếu không có ngoại lực tác động vào hệ."
Công thức toán học:

m_{1} v_{1} + m_{2} v_{2} = m_{1}^{'} v_{1}^{'} + m_{2}^{'} v_{2}^{'​}

Trong đó:

$m$ là khối lượng của vật
$v$ là vận tốc của vật
Dấu ' chỉ trạng thái sau khi có sự thay đổi

📌 Nghĩa là nếu một phần của hệ chuyển động theo một hướng, thì phần còn lại sẽ chuyển động theo hướng ngược lại để tổng động lượng trước và sau vẫn bằng nhau.

Áp dụng vào xe chạy bằng phản lực bong bóng
Xe chạy bằng phản lực bong bóng hoạt động như sau:
Khi thổi căng bong bóng, có rất nhiều không khí bị nén bên trong. Trước khi thả, hệ gồm xe, bong bóng và không khí bên trong bong bóng đứng yên, tức là tổng động lượng của hệ bằng 0. Tổng động lượng ban đầu:
$P_{ban đ \overset{ˋ}{\hat{a}} u} = 0$

Khi thả tay, không khí thoát ra với tốc độ cao về phía sau. Tổng động lượng sau:

P_{s a u} = m_{k h} v_{k h} + m_{x} v_{x​}

Vì theo định luật bảo toàn động lượng, khi không khí đi một hướng, xe sẽ bị đẩy đi hướng ngược lại để cân bằng động lượng.
Kết quả là xe tiến về phía trước! 🚗💨

Do động lượng ban đầu bằng 0, ta có phương trình:

m_{k h} v_{k h} = - m_{x} v_{x}

→ Xe di chuyển về phía trước với vận tốc $v_x$ , trong khi không khí thoát ra phía sau với vận tốc $v_{kh}$

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ xe: Muốn xe chạy nhanh hơn, hãy điều chỉnh các yếu tố trong công thức động lượng:

Tăng lượng khí trong bong bóng: Nếu bong bóng được thổi to hơn → $m_{kh}$ (khối lượng khí) tăng → $v_x$ (tốc độ xe) tăng.
Tăng vận tốc khí thoát ra: Nếu khí thoát ra mạnh hơn (do áp suất trong bong bóng cao) → $v_{kh}$ tăng → $v_x$ tăng.
Giảm khối lượng xe mxm_xNếu xe nhẹ hơn → Cùng một lực đẩy sẽ tạo ra vận tốc lớn hơn → Xe chạy nhanh hơn.
Giảm ma sát giữa bánh xe và mặt đất: Sử dụng bánh xe trơn, nhẹ, lắp trục quay tốt để giảm ma sát.

II. GỢI Ý THIẾT KẾ XE CHẠY BẰNG PHẢN LỰC

Chuẩn bị:

Ống hút
Kéo
Keo dán
Bong bóng
Dây chun
Nắp chai nhựa

Các bước thực hiện:

Bước 1: Luồn ống hút vào xiên que, sau đó gắn 2 nắp chai vào 2 đầu xiên que để làm bánh xe.

Bước 2: Dùng keo 2 mặt dán vào 2 đầu que kem để làm phần thân, sau đó cố định 2 trục bánh xe vào (dán cho 2 trục bánh xe song song nhau).

Bước 3: Luồn bong bóng vào một đầu của ống hút to, cắt ống hút một độ dài vừa phải. Sau đó dùng chun cố định lại bong bóng và ống hút làm phần động cơ.