Chào các em! Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau phân tích một câu hỏi rất thú vị liên quan đến một dạng chuyển động đặc biệt mà các em thường gặp trong cuộc sống hàng ngày, đó là chuyển động bằng phản lực.

Chúng ta cùng xem câu hỏi của chúng ta là gì nhé:

Chọn đáp án đúng: Chuyển động bằng phản lực tuân theo

A. định luật ii niuton
B. định luật bảo toàn động lượng
C. định luật iii niutow
D. định luật bảo toàn công

Để giải quyết câu hỏi này, chúng ta cần nhớ lại kiến thức về các định luật của Newton và định luật bảo toàn động lượng mà chúng ta đã được học trong chương trình Vật lý lớp 10.

Đầu tiên, chúng ta hãy lần lượt xem xét từng định luật và xem liệu chuyển động bằng phản lực có liên quan trực tiếp đến chúng hay không.

Phân tích từng phương án:

Phương án A: Định luật II Newton

Định luật II Newton phát biểu rằng: “Gia tốc của một vật tỉ lệ thuận với hợp lực tác dụng lên nó và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.”
Công thức của định luật II Newton là: \( \vec{F} = m\vec{a} \)
Trong đó:
\( \vec{F} \) là hợp lực tác dụng lên vật.
\( m \) là khối lượng của vật.
\( \vec{a} \) là gia tốc của vật.

Chuyển động bằng phản lực có xảy ra gia tốc, nhưng cái gì là nguyên nhân sinh ra gia tốc đó? Định luật II Newton mô tả mối quan hệ giữa lực và gia tốc, nhưng nó không trực tiếp giải thích nguồn gốc của lực hay sự tương tác giữa hai vật trong trường hợp phản lực.

Phương án B: Định luật bảo toàn động lượng

Định luật bảo toàn động lượng phát biểu rằng: “Nếu một hệ cô lập (hệ không chịu tác dụng của ngoại lực hoặc tổng ngoại lực bằng không) thì động lượng của hệ không đổi.”
Động lượng của một vật được tính bằng công thức: \( \vec{p} = m\vec{v} \)
Trong đó:
\( \vec{p} \) là động lượng.
\( m \) là khối lượng.
\( \vec{v} \) là vận tốc.

Chuyển động bằng phản lực thường xảy ra trong một hệ có hai vật tương tác với nhau, ví dụ như tên lửa đẩy ra khí nóng, hoặc khẩu súng giật lùi khi bắn đạn. Khi một vật này đẩy vật kia, thì vật kia cũng đẩy lại vật này với một lực có cùng độ lớn và ngược chiều. Sự tương tác này liên quan đến động lượng của hệ.

Xét một hệ gồm hai vật. Khi vật A tác dụng lên vật B một lực \( \vec{F}_{AB} \), thì vật B tác dụng trở lại vật A một lực \( \vec{F}_{BA} \). Theo định luật III Newton, ta có \( \vec{F}_{AB} = -\vec{F}_{BA} \).
Nếu hệ này là cô lập, thì độ biến thiên động lượng của vật A bằng \( \vec{F}_{BA}\Delta t \) và độ biến thiên động lượng của vật B bằng \( \vec{F}_{AB}\Delta t \).
Vì \( \vec{F}_{AB} = -\vec{F}_{BA} \), nên độ biến thiên động lượng của hệ là:
\( \Delta \vec{p}_{hệ} = \Delta \vec{p}_A + \Delta \vec{p}_B = \vec{F}_{BA}\Delta t + \vec{F}_{AB}\Delta t = \vec{F}_{BA}\Delta t – \vec{F}_{BA}\Delta t = \vec{0} \)
Điều này có nghĩa là động lượng của hệ được bảo toàn. Chuyển động bằng phản lực chính là một minh chứng cho định luật bảo toàn động lượng khi có sự tương tác giữa các phần của hệ.

Phương án C: Định luật III Newton

Định luật III Newton (hay còn gọi là định luật hành động và phản ứng) phát biểu rằng: “Khi hai vật tương tác với nhau, các lực mà chúng tác dụng lên nhau có cùng độ lớn, cùng phương nhưng ngược chiều.”
Công thức: \( \vec{F}_{AB} = -\vec{F}_{BA} \)
Định luật III Newton mô tả bản chất của lực trong tương tác. Chuyển động bằng phản lực xảy ra là do có lực này đẩy ra và lực kia đẩy lại. Chẳng hạn, tên lửa phun khí nóng ra phía sau (lực tác dụng lên khí), thì khí nóng sẽ đẩy tên lửa về phía trước (phản lực). Chính nhờ định luật III Newton mà chúng ta hiểu được nguyên nhân có các lực ngược chiều nhau. Tuy nhiên, định luật này mô tả về lực, còn sự chuyển động của hệ vật thể lại được giải thích rõ ràng hơn bằng định luật bảo toàn động lượng.

Phương án D: Định luật bảo toàn công

Định luật bảo toàn công liên quan đến năng lượng. Chuyển động bằng phản lực có thể sinh công và có sự biến đổi năng lượng, nhưng định luật bảo toàn công không phải là nguyên tắc cơ bản chi phối trực tiếp bản chất của chuyển động phản lực.

So sánh và kết luận:

Định luật III Newton giải thích tại sao có các lực tương tác ngược chiều. Tuy nhiên, để hiểu tại sao vật thể lại di chuyển được (hay hệ vật thể có sự thay đổi trạng thái chuyển động), chúng ta cần xem xét sự thay đổi động lượng của hệ.

Chuyển động bằng phản lực là một ví dụ điển hình của việc áp dụng định luật bảo toàn động lượng. Khi một phần của hệ chuyển động theo một hướng và sinh ra động lượng, phần còn lại của hệ sẽ chuyển động theo hướng ngược lại để bảo toàn động lượng tổng cộng của hệ (thường là bằng không nếu ban đầu hệ đứng yên).

Ví dụ, một khẩu súng và viên đạn ban đầu đứng yên, động lượng của hệ bằng 0. Khi bắn, viên đạn bay về phía trước với động lượng \( \vec{p}_{đạn} \). Để động lượng của hệ vẫn bằng 0, khẩu súng phải giật lùi về phía sau với một động lượng \( \vec{p}_{súng} \) sao cho \( \vec{p}_{súng} + \vec{p}_{đạn} = \vec{0} \), tức là \( \vec{p}_{súng} = -\vec{p}_{đạn} \).

Vì vậy, chuyển động bằng phản lực tuân theo định luật bảo toàn động lượng một cách trực tiếp và rõ ràng nhất.

Đáp án đúng là: B. định luật bảo toàn động lượng