Презентация - Импульс. Закон сохранения импульса

11. Импульс Закон сохранения импульса

Рене Декарт (1596-1650), французский философ, математик, физик и физиолог. Высказал закон сохранения количества движения, определил понятие импульса силы.

Закон сохранения импульса Импульсом тела (количеством движения) называют меру механического движения, равную в классической теории произведению массы тела на его скорость. Импульс тела является векторной величиной, направленной так же, как и его скорость. Закон сохранения импульса служит основой для объяснения обширного круга явлений природы, применяется в различных науках.

- импульс силы - сила - время векторная физическая величина, являющаяся мерой действ ия силы за некоторый промежуток времени Импульс силы

Импульс тела - импульс тела - масса - скорость тела векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения

Закон сохранения импульса Векторная сумма (геометрическая) импульсов тел в замкнутой системе остается величиной постоянной Закон можно применять : а) если равнодействующая внешних сил равна нулю; б) для проекции на какую-либо ось, если проекция равнодействующей на эту ось равна нулю

Упругий удар Абсолютно упругий удар – столкновения тел, в результате которого их внутренние энергии остаются неизменными. При абсолютно упругом ударе сохраняется не только импульс, но и механическая энергия системы тел. Примеры: столкновение бильярдных шаров, атомных ядер и элементарных частиц. На рисунке показан абсолютно упругий центральный удар: В результате центрального упругого удара двух шаров одинаковой массы, они обмениваются скоростями: первый шар останавливается, второй приходит в движение со скоростью, равной скорости первого шара.

Демонстрационный эксперимент Упругий удар

Неупругий удар Абсолютно неупругий удар: так называется столкновение двух тел, в результате которого они соединяются вместе и движутся дальше как одно целое. При неупругом ударе часть механической энергии взаимодействующих тел переходит во внутреннюю, импульс системы тел сохраняется. Примеры неупругого взаимодействия: столкновение слипающихся пластилиновых шаров, автосцепка вагонов и т.д. На рисунке показан абсолютно неупругий удар: После неупругого соударения два шара движутся как одно целое со скоростью, меньшей скорости первого шара до соударения.

Примеры применения закона сохранения импульса Закон строго выполняется в явлениях отдачи при выстреле, явлении реактивного движения, взрывных явлениях и явлениях столкновения тел. Закон сохранения импульса применяют: при расчетах скоростей тел при взрывах и соударениях; при расчетах реактивных аппаратов; в военной промышленности при проектировании оружия; в технике - при забивании свай, ковке металлов и т.д.

Закон сохранения импульса лежит в основе реактивного движения. Большая заслуга в развитии теории реактивного движения принадлежит Константину Эдуардовичу Циолковскому. Основоположником теории космических полетов является выдающийся русский ученый Циолковский (1857 - 1935). Он дал общие основы теории реактивного движения, разработал основные принципы и схемы реактивных летательных аппаратов, доказал необходимость использования многоступенчатой ракеты для межпланетных полетов. Идеи Циолковского успешно осуществлены в СССР при постройке искусственных спутников Земли и космических кораблей.

Реактивное движение Движение тела, возникающее вследствие отделения от него части его массы с некоторой скоростью, называют реактивным. Все виды движения, кроме реактивного, невозможны без наличия внешних для данной системы сил, т. е. без взаимодействия тел данной системы с окружающей средой, а для осуществления реактивного движения не требуется взаимодействия тела с окружающей средой. Первоначально система покоится, т. е. ее полный импульс равен нулю. Когда из системы начинает выбрасываться с некоторой скоростью часть ее массы, то (так как полный импульс замкнутой системы по закону сохранения импульса должен оставаться неизменным) система получает скорость, направленную в противоположную сторону.

Решение задач

Часть А . На горизонтальной поверхности находится тележка массой 20 кг, на которой стоит человек массой 60 кг. Человек начинает двигаться вдоль тележки с постоянной скоростью, тележка при этом начинает катиться без трения. Модуль скорости тележки относительно поверхности больше модуля скорости человека относительно поверхности меньше модуля скорости человека относительно поверхности равен модулю скорости человека относительно поверхности может быть как больше, так и меньше модуля скорости человека относительно поверхности

Часть А . Легковой автомобиль и грузовик движутся со скоростями 1 108 км/ч и 2 54 км/ч соответственно. Их массы соответственно 1000 кг и 3000 кг. На сколько импульс грузовика больше импульса легкового автомобиля? на 15000 кг м/с на 45000 кг м/с на 30000 кг м/с на 60000 кг м/с

Часть А. Два шарика одинаковой массой движутся с одинаковыми по модулю скоростями вдоль горизонтальной плоскости XY . Известно, что для системы тел, включающей оба шарика, проекция импульса на ось OY больше нуля, а модуль проекции импульса на ось OX больше модуля проекции импульса на ось OY . В этом случае направление скорости второго шарика должно совпадать с направлением, обозначенным цифрой 1 2 3 4

1 2 3 4 Часть А . Шар скользит по столу и налетает на второй такой же покоящийся шар. Ученики изобразили векторы импульсов шаров до соударения (верхняя часть рисунка) и после него (нижняя часть рисунка). Какой рисунок выполнен правильно?

Часть А . По гладкой горизонтальной плоскости движутся два тела массами и со скоростями и . В результате соударения тела слипаются и движутся как единое целое. Проекция импульса этой системы на ось Ох после соударения будет больше меньше равна равна

Выводы: При взаимодействии изменение импульса тела равно импульсу действующей на это тело силы При взаимодействии тел друг с другом изменение суммы их импульсов равно нулю. А если изменение некоторой величины равно нулю, то это означает, что эта величина сохраняется. Практическая и экспериментальная проверка закона прошла успешно и в очередной раз было установлено, что векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не изменяется.