Động lượng và xung lượng của lực

Đại lượng đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động của một vật khi tương tác với vật khác được gọi là động lượng. Vật khối lượng $m$, chuyển động với vận tốc $\vec v$, có động lượng: $$\vec p=m\vec v.$$ Động lượng là đại lượng vectơ, cùng hướng với vận tốc. Đơn vị động lượng là $\text{kg}\cdot\text{m/s}$. Ở cùng vận tốc, vật có khối lượng lớn hơn có động lượng lớn hơn; với cùng một vật, tốc độ lớn hơn thì độ lớn động lượng lớn hơn.

Khi lực $\vec F$ tác dụng lên vật trong một khoảng thời gian ngắn $\Delta t$, tích $\vec F\Delta t$ được gọi là xung lượng của lực. Nếu dùng lực trung bình trong khoảng thời gian đó, định luật II Newton có thể viết: $$\vec F_{tb}\Delta t=\Delta\vec p=\vec p_2-\vec p_1.$$ Xung lượng của lực bằng độ biến thiên động lượng của vật và có đơn vị $\text{N}\cdot\text{s}$, tương đương $\text{kg}\cdot\text{m/s}$. Trong chuyển động một chiều, cần chọn chiều dương, ghi dấu các vận tốc rồi lấy động lượng sau trừ động lượng trước. Vật bật ngược chiều có hai vận tốc trái dấu. Với cùng độ biến thiên động lượng, kéo dài thời gian tương tác làm độ lớn lực trung bình giảm. Vì vậy thủ môn co tay khi bắt bóng, còn túi khí và vùng biến dạng của ô tô giúp kéo dài thời gian dừng.

Vectơ động lượng cùng hướng vận tốc vì m > 0. Hai vật cùng khối lượng 1 kg, vận tốc +3 và −3 m/s có tổng động lượng bằng 0, nhưng tổng động năng là 9 J. Tổng động lượng bằng 0 không có nghĩa từng vật đứng yên. Với hai động lượng vuông góc có độ lớn 3 và 4 kg·m/s, độ lớn tổng là 5 kg·m/s theo định lí Pythagore. Khi tính Δp, cần lấy vectơ sau trừ vectơ trước; với bật ngược chiều, chọn dấu trước khi tính độ lớn. Đơn vị N·s bằng kg·m/s vì 1 N = 1 kg·m/s². Đổi g sang kg, km/h sang m/s trước khi thay số.