Пулс.Закон за запазване на импулса. 9 клас Физика.

Пулс. Закон за запазване на импулса. 9 клас Физика.

Съдържание
Класове
Дискусия
Относно курса

Въпроси

Задайте въпроса си за тази статия!

Споделете с приятелите си

Коментари на учителя

Законите на Нютон позволяват да се решават различни практически важни проблеми, свързани с взаимодействието и движението на телата. Голям брой такива задачи са свързани, например, с намирането на ускорението на движещо се тяло, ако са известни всички сили, действащи върху това тяло. И тогава други количества се определят от ускорението (моментна скорост, изместване и т.н.).

Но често е много трудно да се определят силите, действащи върху тялото. Следователно, за решаването на много задачи се използва друга важна физическа величина - импулсът на тялото.

Импулсът на тялото p е векторна физическа величина, равна на произведението на масата на тялото и неговата скорост

Импулсът е векторна величина. Посоката на вектора на импулса на тялото винаги съвпада с посоката на вектора на скоростта.

Единицата за импулс в SI е импулсът на тяло с маса 1 kg, което се движи със скорост 1 m/s. Това означава, че единицата импулс на тялото в SI е 1 kg • m/s.

При изчисление те използват уравнението за проекции на вектори: px = mvx.

В зависимост от посоката на вектора на скоростта спрямо избраната ос Х, проекцията на вектора на импулса може да бъде положителна или отрицателна.

Думата "импулс" (impulsus) на латински означава "тласък". Някои книги използват термина инерция вместо инерция.

Това количество е въведено в науката приблизително по същото време, когато Нютонса открити закони, които по-късно са наречени на негово име (т.е. в края на 17 век).

Когато телата си взаимодействат, техните моменти могат да се променят. Това може да се провери чрез прост експеримент.

Две топки с еднаква маса са окачени на нишки от дървена линийка, фиксирана върху пръстен на статив, както е показано на фигура a.

Ориз. Демонстрация на закона за запазване на импулса

Топка 2 се отклонява от вертикалата под ъгъл a (фиг. b) и се освобождава. Връщайки се в предишната позиция, той удря топката 1 и спира. В този случай топката 1 се движи и се отклонява със същия ъгъл a (фиг. c).

В този случай е очевидно, че в резултат на взаимодействието на топките импулсът на всяка от тях се е променил: с колко е намалял импулсът на топка 2, с толкова се е увеличил импулсът на топка 1.

Ако две или повече тела взаимодействат само едно с друго (т.е. не са изложени на външни сили), тогава тези тела образуват затворена система.

Инерцията на всяко от телата, включени в затворена система, може да се промени в резултат на тяхното взаимодействие помежду си. Но

векторната сума на импулсите на телата, които съставляват затворена система, не се променя с течение на времето при никакви движения и взаимодействия на тези тела

Това е законът за запазване на импулса.

Законът за запазване на импулса е изпълнен и ако върху телата на системата действат външни сили, чиято векторна сума е равна на нула. Нека покажем това, като използваме втория и третия закон на Нютон, за да изведем закона за запазване на импулса. За простота разглеждаме система, състояща се само от две тела - топки с маси m1 и m2, които се движат праволинейно едно към друго със скорости v1 и v2 (фиг.).

Ориз. Система от две тела - топки, движещи сеправо един към друг

Силите на гравитацията, действащи върху всяка от топките, се балансират от еластичните сили на повърхността, по която се търкалят. Следователно ефектът от тези сили може да бъде пренебрегнат. Силите на съпротивление при движение в този случай са малки, така че няма да вземем предвид и тяхното влияние. По този начин можем да предположим, че топките взаимодействат само една с друга.

От фигурата се вижда, че след известно време топките ще се сблъскат. По време на сблъсък, продължил много кратко време t, ще възникнат сили на взаимодействие F1 и F2, приложени съответно към първата и втората топка. В резултат на действието на силите скоростите на топките ще се променят. Нека означим скоростите на топките след сблъсъка с буквите v1 и v2.

В съответствие с третия закон на Нютон, силите на взаимодействие на топките са равни по абсолютна стойност и са насочени в противоположни посоки:

Според втория закон на Нютон всяка от тези сили може да бъде заменена с произведението на масата и ускорението, получено от всяка от топките по време на взаимодействието:

Ускоренията, както знаете, се определят от равенствата:

Заменяйки съответните изрази в уравнението за силите на ускорение, получаваме:

В резултат на намаляването на двете части на равенството с t получаваме:

m1(v'1 - v1) = -m2(v'2 - v2).

Групираме членовете на това уравнение, както следва:

m1v1' + m2v2' = m1v1 = m2v2. (1)

Като се има предвид, че mv = p, записваме уравнение (1) в следната форма:

P'1 + P'2 = P1 + P2.(2)

Левите части на уравнения (1) и (2) представляват общия импулс на топките след тяхното взаимодействие, а десните части са общият импулс преди взаимодействието.

Това означава, че въпреки факта, че импулсът на всяка от топките се промени по време на взаимодействието, векторната сума на техните импулси след взаимодействието останасъщото като преди взаимодействието.

Уравнения (1) и (2) са математическият запис на закона за запазване на импулса.

Тъй като този курс разглежда само взаимодействията на телата, движещи се по една права линия, тогава, за да напишете закона за запазване на импулса в скаларна форма, е достатъчно едно уравнение, което включва проекциите на векторни количества върху оста X:

m1v'1x + m2v'2x = m1v1x + m2v2x.

Домашна работа.

Задача 1. Отговорете на въпросите.

Какво се нарича импулс на тялото?
Какво може да се каже за посоките на векторите на импулса и скоростта на движещо се тяло?
Какво означава твърдението, че няколко тела образуват затворена система?
Формулирайте закона за запазване на импулса.
За затворена система, състояща се от две тела, запишете закона за запазване на импулса под формата на уравнение, което ще включва масите и скоростите на тези тела. Обяснете какво означава всеки символ в това уравнение.

Задача 2. Решете задачите.

1. Сблъсък на автомобили.

Обяснете тези ситуации от гледна точка на закона за запазване на импулса.

2. Защо голяма риба плува назад?

Как се различават тези ситуации?

3. За бъдещи защитници.

При стрелба има феномен на откат и могат да се появят синини по рамото на войник, към когото той постави пушка. Защо войник, държащ базука (ръчен гранатомет) на рамото си, не изпитва откат при стрелба?

В какъв случай пистолетът стреля по-нататък: когато е фиксиран или когато е окачен?

Файлът на приложението "Пъзели" е прикачен към урока. Можете да изтеглите файла по всяко удобно за вас време.