Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Лекция 17. Импульс. Закон сохранения импульса.




Цели занятия:

Дать понятие импульса тела; изучить закон сохранения импульса. Учиться решать задачи.

План занятия

1. Актуализация знаний

2. Импульс.

3. Закон сохранения импульса

4. Решение задач

Ход занятия

I. Повторение. Проверка домашнего задания

- Приведите примеры (из области астрономии), доказывающие, что при отсутствии сил сопротивления тело может неограниченно долго двигаться по замкнутой траектории под действием силы, меняющей направление скорости движения этого тела.

- Почему спутники, обращаясь вокруг Земли под действием силы тяжести, не падают на Землю?

- Можно ли считать обращение спутника вокруг Земли свободным падением?

2. Понятие импульса

В самом начале занятия преподаватель демонстрирует несколько опытов упругого столкновения двух шаров разной массы. Можно продемонстрировать, как начинает двигаться изначально неподвижная тележка, если на нее бросить деревянный или металлический брусок.

- Как описать взаимодействие тел в данных опытах?

- Удобно ли использовать для этого законы Ньютона?

Найдем взаимосвязь между действующей на тело силой , временем ее действия t, и изменением скорости тела.

Пусть на тело массой m, которое покоится (v0 = 0), начинает действовать сила . Тогда из второго закона Ньютона ускорение этого тела будет . Причем:

С другой стороны:

или:

Обозначим произведение через :

Произведение массы тела на его скорость называется импульсом тела. Понятие импульса первым ввел Декарт. Правда, величину он назвал «количеством движения». Слово «импульс» в переводе с латинского означает «толчок».

Импульс - векторная величина. Он всегда совпадает по направлению с вектором скорости тела. Любое тело, которое движется, обладает импульсом.

Как любая физическая величина, импульс измеряется в определенных единицах:

Если тело массой 1 кг движется со скоростью 1 м/с, это значит, что его импульс равен 1 кг·м/с или 1 Н·с.

Получив формулу и введя понятие «импульс тела», ничего не было сказано о смысле левой части. В то же время, студенты часто спрашивают о смысле левой части равенства. Можно объяснить, что в физике произведение силы на время действия называют импульсом силы. Импульс силы всегда показывает, как изменяется импульс тела за данное время.

Если же начальная скорость v0 ≠ 0, тогда с учетом, что получим:

Этот закон зачастую называют II законом Ньютона в импульсной форме.

3. Закон сохранения импульса

При взаимодействии тел их импульсы могут изменяться.

Эксперимент 1

На нитях подвешиваются два шарика (см. рис. 43).

Правый отклоняют и отпускают. Вернувшись в прежнее положение и ударившись о неподвижный шарик, он останавливается. При этом левый шарик приходит в движение и отклоняется практически на тот же угол, что и отклоняли правый шар.

Импульс обладает интересным свойством, которое есть лишь у немногих физических величин. Это свойство сохранения. Но закон сохранения импульса выполняется только в замкнутой системе.

Система тел называется замкнутой, если взаимодействующие между собой тела, не взаимодействуют с другими телами.

Тогда для двух взаимодействующих тел: т. е.:

Таким образом:

Геометрическая сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной при любых движениях и взаимодействиях тел системы.

Примеры: ружье и пуля в его стволе, пушка и снаряд, оболочка ракеты и топливо в ней и т. д.

4. Решение задач

Задача 1

На неподвижную тележку массой 100 кг прыгает человек массой 50 кг со скоростью 6 м/с. С какой скоростью начнет двигаться тележка с человеком?

Дано:

Решение:

По закону сохранения импульса в замкнутой системе «человек- тележка» имеем: , или

Т. к. v1H = 0 (тележка покоится), a v1K = v2K (человек движется вместе с тележкой), то получим:

Очевидно, что направления скоростей совпадают.

Тогда для модулей имеем:

Откуда конечная скорость

Ответ: v1 = 2 м/с

Задача 2

Орудие, не имеющее противооткатного устройства, стреляет снарядом под углом α = 60° к горизонту. Масса снаряда m1 = 10 кг, его начальная скоростьv1 = 500 м/с. Какова скорость отката орудия, если его масса m2 = 500 кг? (Ответ: 5 м/с.)

Задача 3

Найти импульса грузового автомобиля массой 10 т, движущегося со скоростью 36 км/с, и легкового автомобиля массой 1 т, движущегося со скоростью 25 м/с. (Ответ: p1 = 105 кг·м/с, р2 = 25 · 103 кг·м/с.)

Контрольные вопросы:

- Что называется импульсом тела?

- Запишите формулу импульса тела.

- Запишите формулу импульса силы.

- Какова единица измерения импульса тела в СИ?

- Что такое замкнутая система тел?

- Какую систему тел называют незамкнутой?

- На примере взаимодействия двух тел в замкнутой системе покажите, как устанавливают закон сохранения импульса.

 

Домашнее задание

1. Выучить §39, 40;

Список использованной литературы:

1. Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — 19-е изд. — М.: Просвещение, 2010. — 366 с.: ил.
2. Марон А.Е., Марон Е.А. «Сборник качественных задач по физике 10 кл, М.: Просвещение, 2006
3. Л.А. Кирик, Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик. Методические материалы для преподавателя 10 класс,М.:Илекса, 2005.-304с:, 2005
4. Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик. Физика 10 класс.-М.: Мнемозина,2010


Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...