Phương trình xung lượng là gì?
Xung lượng đo lường tổng tác dụng của một lực diễn ra trong một khoảng thời gian. Theo định lý xung lượng – động lượng, xung lượng bằng độ biến thiên động lượng của vật. Mối liên hệ cốt lõi là \(J = F \cdot t\), trong đó F là lực tác dụng, t là khoảng thời gian và J là xung lượng. Trong hệ đơn vị SI, lực được đo bằng newton (N), thời gian bằng giây (s) và xung lượng bằng newton-giây (\(\text{N}\cdot\text{s}\)) — đơn vị này hoàn toàn tương đương về thứ nguyên với kilôgam-mét trên giây (\(\text{kg}\cdot\text{m/s}\)).
Cách sử dụng máy tính
Trước tiên, hãy chọn đại lượng bạn muốn tìm: xung lượng, lực tác dụng hay thời gian. Tiếp theo, nhập hai đại lượng đã biết và chọn đơn vị tương ứng. Công cụ sẽ quy đổi mọi giá trị nhập vào về đơn vị cơ bản SI, áp dụng cách biến đổi phù hợp của công thức \(J = F \cdot t\) và trả về kết quả theo đơn vị cơ bản SI. Bạn có thể để chế độ chữ số có nghĩa ở mức "tự động" để giữ độ chính xác tối đa, hoặc chọn một số chữ số có nghĩa cố định để làm tròn giá trị hiển thị. Công cụ cũng chấp nhận ký hiệu khoa học như 3.45e22.
Giải thích công thức
Từ \(J = F \cdot t\), ta suy ra trực tiếp ba dạng. Để tìm xung lượng, lấy lực nhân với thời gian. Để tìm lực, lấy xung lượng chia cho thời gian (\(F = J / t\)); phép này yêu cầu thời gian khác 0. Để tìm thời gian, lấy xung lượng chia cho lực (\(t = J / F\)); phép này yêu cầu lực khác 0. Máy tính kiểm soát cả hai trường hợp chia và sẽ báo lỗi rõ ràng nếu mẫu số bằng 0.
Ví dụ minh họa
Một lực không đổi 20 N đẩy một chiếc xe trong 5 s. Xung lượng là $$J = F \cdot t = 20 \times 5 = 100 \ \text{N}\cdot\text{s}$$ Giá trị này tương ứng với độ biến thiên động lượng của xe là \(100 \ \text{kg}\cdot\text{m/s}\). Ngược lại, nếu biết xung lượng \(J = 100 \ \text{N}\cdot\text{s}\) tác dụng trong 2 phút (120 s) thì lực sẽ là \(F = 100 / 120 = 0{,}8333 \ \text{N}\).
Câu hỏi thường gặp
Vì sao N·s và kg·m/s lại bằng nhau? Bởi vì \(1 \ \text{N} = 1 \ \text{kg}\cdot\text{m/s}^2\), nên khi nhân với giây ta được \(\text{kg}\cdot\text{m/s}\). Cả hai đều biểu thị xung lượng và động lượng.
Tôi có dùng được đơn vị Anh – Mỹ (imperial) không? Có. Phần lực hỗ trợ pound-lực, kip, ounce-lực và poundal; phần xung lượng hỗ trợ pound-lực giây và pound foot trên giây; tất cả đều được quy đổi về SI trong nội bộ.
Công thức này có giả định lực không đổi không? \(J = F \cdot t\) đúng chính xác khi lực không đổi. Với lực thay đổi, F đại diện cho lực trung bình trong suốt khoảng thời gian đó.
