Trong bóng đá, hiểu biết về các định luật bảo toàn không chỉ giúp bạn giải các bài tập vật lý mà còn giúp bạn phân tích chiến thuật và dự đoán chuyển động của quả bóng một cách chính xác hơn.
Định luật bảo toàn động lượng
Định luật bảo toàn động lượng cho biết tổng động lượng của một hệ kín (không chịu tác động của ngoại lực) luôn được bảo toàn. Trong bóng đá, ta có thể coi hệ gồm quả bóng và cầu thủ (bỏ qua ma sát và lực cản không khí) là một hệ kín trong khoảng thời gian rất ngắn khi xảy ra va chạm.
Ví dụ: Khi cầu thủ A thực hiện đường chuyền cho cầu thủ B, tổng động lượng của cầu thủ A và quả bóng trước khi chuyền bằng tổng động lượng của cầu thủ B và quả bóng sau khi nhận bóng.
Bài tập 1:
Một cầu thủ có khối lượng 70kg chạy với vận tốc 5m/s, sút vào quả bóng có khối lượng 0.4kg đang đứng yên. Sau khi va chạm, bóng bay đi với vận tốc 20m/s. Tính vận tốc của cầu thủ ngay sau khi sút bóng.
Lời giải:
- Động lượng của cầu thủ trước va chạm: p1 = m1v1 = 70kg 5m/s = 350 kg.m/s
- Động lượng của quả bóng trước va chạm: p2 = m2v2 = 0.4kg 0m/s = 0 kg.m/s
- Động lượng của quả bóng sau va chạm: p2′ = m2v2′ = 0.4kg 20m/s = 8 kg.m/s
- Gọi vận tốc của cầu thủ sau va chạm là v1′, áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: p1 + p2 = p1′ + p2′
- Từ đó suy ra: v1′ = (p1 + p2 – p2′)/m1 = (350 + 0 – 8)/70 = 4.89 m/s
Vậy vận tốc của cầu thủ ngay sau khi sút bóng là 4.89 m/s.
Định luật bảo toàn năng lượng
Định luật bảo toàn năng lượng cho biết năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng không tự nhiên mất đi, nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác. Trong bóng đá, năng lượng của quả bóng có thể chuyển hóa từ thế năng sang động năng và ngược lại.
Ví dụ: Khi cầu thủ thực hiện quả tạt bóng, động năng của cầu thủ được chuyển hóa thành động năng và thế năng của quả bóng. Khi bóng bay lên cao, động năng của bóng giảm dần trong khi thế năng tăng dần và ngược lại.
Bài tập 2:
Một quả bóng có khối lượng 0.4kg được sút lên cao 5m so với mặt đất. Lấy g = 10m/s2.
a. Tính thế năng của quả bóng tại vị trí cao nhất.
b. Tính động năng của quả bóng khi chạm đất, bỏ qua lực cản không khí.
Lời giải:
a. Thế năng của quả bóng tại vị trí cao nhất: Wt = mgh = 0.4kg 10m/s2 5m = 20J
b. Do bỏ qua lực cản không khí, nên cơ năng của quả bóng được bảo toàn. Tại vị trí cao nhất, động năng của bóng bằng 0, do đó toàn bộ cơ năng lúc này bằng thế năng: W = Wt = 20J. Khi chạm đất, thế năng bằng 0, do đó toàn bộ cơ năng lúc này bằng động năng: W = Wđ = 20J.
Kết luận
Việc vận dụng các định luật bảo toàn giúp bạn hiểu sâu hơn về chuyển động của quả bóng trong bóng đá. Từ đó, bạn có thể phân tích tình huống, lựa chọn chiến thuật và đưa ra quyết định chính xác hơn trên sân cỏ.
Các câu hỏi thường gặp
- Làm thế nào để áp dụng định luật bảo toàn động lượng vào việc luyện tập sút bóng?
Hiểu rõ về động lượng giúp bạn điều chỉnh lực sút và góc sút để tạo ra đường bóng như ý.
- Có những yếu tố nào khác ảnh hưởng đến chuyển động của quả bóng trong thực tế?
Lực cản không khí, ma sát với mặt sân, độ xoáy của bóng,… đều là những yếu tố ảnh hưởng đến quỹ đạo của quả bóng.
- Làm cách nào để tìm hiểu thêm về các kiến thức vật lý ứng dụng trong bóng đá?
Bạn có thể tham khảo các bài viết khác trên website “Luật Chơi Bóng Đá” hoặc liên hệ với chúng tôi để được tư vấn.
Bạn cần hỗ trợ?
Liên hệ ngay với chúng tôi:
- Số Điện Thoại: 0936238633
- Email: [email protected]
- Địa chỉ: 408 An Tiêm, Hà Khẩu, Hạ Long, Quảng Ninh, Việt Nam.