48. Импульс. Закон сохранения импульса (основной урок)

Импульс – мера механического движения, которая равна произведению массы тела на его скорость.

Вспомним второй закон Ньютона: .

Ускорение тела при равноускоренном движении из состояния покоя равно: .

Тогда .

Это второй закон Ньютона в импульсной форме.

- импульс силы

- изменение импульса тела

Импульс силы – физическая величина, равная произведению силы, действующей на тело, и времени ее действия .

Пример: шарик массой 100 г, летящий со скоростью 20 м/с, упруго ударяется о стенку. Отскакивает от нее с такой же скоростью. Найдите изменение импульса шарика.

Изобразим движение шарика.

Изменение импульса в проекции на ось равно: .

Замкнутая система – система тел, на которую не действуют внешние силы или их действием можно пренебречь, то есть тела взаимодействуют только между собой.

Примеры: замкнутыми системами можно считать бильярдные шары, не ударяющиеся о бортик и движущиеся без трения; вагон и локомотив, движущиеся с выключенным двигателем без трения; тело, лежащее на столе.

Закон сохранения импульса: векторная сумма импульсов взаимодействующих тел, составляющих замкнутую систему, остается неизменной, т.е. сумма импульсов тел до взаимодействия равна сумме импульсов тел после взаимодействия.

Закон сохранения импульса для двух тел: .

, где и  – импульсы тел до взаимодействия, а и - после взаимодействия.

Пример: рассмотрим эксперимент. Если подвесить на тонких нитях два одинаковых шарика и оттянуть один шарик в сторону, то мы видим, что после столкновения левый шар остановился, а правый пришел в движение. Высота подъема правого шарика равна высоте, на которую отклонили левый шар. Это говорит о том, что левый шар отдал весь свой импульс правому шару.Этот эксперимент согласуется с законом сохранения импульса

Удар – кратковременное взаимодействие тел, при котором происходит перераспределение кинетической энергии и импульса. Часто носит разрушительный для взаимодействующих тел характер. В физике под ударом понимают такой тип взаимодействия движущихся тел, при котором время взаимодействия пренебрежимо мало.

Центральный удар шаров – соударение, при котором скорости шаров до и после удара направлены по линии, соединяющей центры шаров.

Абсолютно упругий удар – модель соударения, при которой полная кинетическая энергия системы сохраняется. В классической механике при этом пренебрегают деформациями тел. Соответственно, считается, что энергия на деформации не теряется, а взаимодействие распространяется по всему телу мгновенно. Хорошей моделью абсолютно упругого удара является столкновение бильярдных шаров или упругих мячиков.

Для математического описания простейших абсолютно упругих ударов используется закон сохранения энергии и закон сохранения импульса.

Закон сохранения импульса: .

и - массы первого и второго тела, и  – скорость первого тела до и после взаимодействия, и  – скорость второго тела до и после взаимодействия.

Закон сохранения энергии: .

- кинетическая энергия первого тела до удара, а  - после.

кинетическая энергия второго тела до удара, а - после.

Пример: во многих случаях столкновения атомов, молекул и элементарных частиц подчиняются законам абсолютно упругого удара.

Простым примером абсолютно упругого столкновения может быть центральный удар двух бильярдных шаров, один из которых до столкновения находился в состоянии покоя.

Абсолютно неупругий удар – удар, в результате которого тела после столкновения соединяются и продолжают движение как единое целое. Если удар был центральным (скорости были перпендикулярны касательной плоскости), то тела соединяются и продолжают дальнейшее своё движение как единое тело.

Закон сохранения импульса: .

и - массы первого и второго тела,  – скорость первого тела до взаимодействия, – скорость второго тела до взаимодействия и  – скорость шаров после взаимодействия.

Закон сохранения энергии: .

При неупругой деформации действуют неконсервативные силы, которые приводят к потерям механической энергии.

Пример:примером абсолютно неупругого удара может служить попадание пули (или снаряда) в баллистический маятник.

Реактивное движение – движение тела, возникающее при отделении от тела его части с некоторой скоростью.

Пример: на принципе реактивного движения основаны полеты ракет.

Также по принципу реактивного движения передвигаются некоторые представители животного мира: например, кальмары и осьминоги. Периодически выбрасывая вбираемую в себя воду, они способны развивать скорость до 60–70 км/ч.

В мире растений тоже есть примеры реактивного движения. Например, созревшие плоды «бешеного огурца» при самом легком прикосновении отскакивают от плодоножки и из отверстия, образовавшегося на месте отделившейся ножки, с силой выбрасывается горькая жидкость с семенами, а сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении.

Ссылки на ресурсы Интернетурока

1. Импульс. Закон сохранения импульса

2. Импульс тела. Импульс силы

3. Закон сохранения импульса. Реактивное движение

4. Законы изменения (сохранения) импульса и энергии для системы материальных точек

5. Решение задач на тему «Законы взаимодействия и движения тел»

6. Столкновение тел. Абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары

7. Закон сохранения механической энергии

Ссылки на сторонние ресурсы

1. Prezentacii.com (Источник).

2. Ppt4web.ru (Источник).

3. Class-fizika.narod.ru (Источник).

4. Википедия (Источник).

5. Википедия (Источник).

6. Frutmrut.ru (Источник).

7. Ppt4web.ru (Источник).

8. Bourabai.ru (Источник).