24994

Импульс тела. Закон сохранения импульса в природе и технике

Шпаргалка

Физика

Импульс тела. Простые наблюдения и опыты доказывают что покой и движение относительны скорость тела зависит от выбора системы отсчета; по второму закону Ньютона независимо от того находилось ли тело в покое или двигалось изменение скорости его движения может происходить только при действии силы т. в результате взаимодействия с другими телами.

Русский

2013-08-09

137.5 KB

84 чел.

Билет3

Импульс тела. Закон сохранения  импульса в природе и технике

План ответа

1. Импульс тела. 2. Закон сохранения импульса. 3. Применение закона сохранения импульса. 4. Реактивное движение.

Простые наблюдения и опыты доказывают, что покой и движение относительны, скорость тела зависит от выбора системы отсчета; по второму закону Ньютона, независимо от того, находилось ли тело в покое или двигалось, изменение скорости его движения может происходить только при действии силы, т. е. в результате взаимодействия с другими телами. Однако существуют величины, которые могут сохраняться при взаимодействии тел. Такими величинами являются энергия и импульс.

Импульсом тела называют векторную физическую величину, являющуюся количественной характеристикой поступательного движения тел. Импульс обозначается р. Единица измерения импульса Р — кг • м/с. Импульс тела равен произведению массы тела на его скорость: р = mv. Направление вектора импульса р совпадает с направлением вектора скорости тела v (рис. 4).

Для импульса тел выполняется закон сохранения, который справедлив только для замкнутых физических систем. В общем случае замкнутой называют систему, которая не обменивается энергией и массой с телами и полями, не входящими в нее. В механике замкнутой называют систему, на которую не действуют внешние силы или действие этих сил скомпенсировано. В этом случае р1 = р2 где р1 начальный импульс системы, а р2 конечный. В случае двух тел, входящих в систему, это выражение имеет вид m1v1 + т2v2 = m1v1' + т2v2' где т1 и  т2 массы тел, а v1 и v2, — скорости до взаимодействия, v1' иv2' скорости после взаимодействия. Эта формула и является математическим выражением закона сохранения импульса: импульс замкнутой физической системы сохраняется при любых взаимодействиях, происходящих внутри этой системы. 

Другими словами: в замкнутой физической системе геометрическая сумма импульсов тел до взаимодействия равна геометрической сумме импульсов этих тел после взаимодействия. В случае незамкнутой системы импульс тел системы не сохраняется. Однако, если в системе существует направление, по которому внешние силы не действуют или их действие скомпенсировано, то сохраняется проекция импульса на это направление. Кроме того, если время взаимодействия мало (выстрел, взрыв, удар), то за это время даже в случае незамкнутой системы внешние силы незначительно изменяют импульсы взаимодействующих тел. Поэтому для практических расчетов в этом случае тоже можно применять закон сохранения импульса.

Экспериментальные исследования взаимодействий различных тел — от планет и звезд до атомов и элементарных частиц — показали, что в любой системе взаимодействующих тел при отсутствии действия со стороны других тел, не входящих в систему или равенстве нулю суммы действующих сил, геометрическая сумма импульсов тел действительно остается неизменной. 

В механике закон сохранения импульса и законы Ньютона связаны между собой. Если на тело массой т в течение времени t действует сила и скорость его движения изменяется от v0 до v, то ускорение движения a тела равно a = (v - v0)/t. На основании второго закона Ньютона для силы F можно записать F = та = m(v - v0)/t, отсюда следует Ft = mv - mv0.

Ft векторная физическая величина, характеризующая действие на тело силы за некоторый промежуток времени и равная произведению силы на время t ее действия, называется импульсом силы.

Единица импульса в СИ — Н • с.

Закон сохранения импульса лежит в основе реактивного движения. Реактивное движение — это такое движение тела, которое возникает после отделения от тела его части.

Пусть тело массой т покоилось. От тела отделилась какая-то его часть т1 со скоростью v1. Тогда

оставшаяся часть придет в движение в противоположную сторону со скоростью v2, масса оставшейся части  т2 Действительно, сумма импульсов обоих частей тела до отделения была равна нулю и после разделения будет равна нулю:

т1v1 +m2v2 = 0, отсюда v1 = -m2v2/m1.

Большая заслуга в развитии теории реактивного движения принадлежит К. Э. Циолковскому.

Он разработал теорию полета тела переменной массы (ракеты) в однородном поле тяготения и рассчитал запасы топлива, необходимые для преодоления силы земного притяжения; основы теории жидкостного реактивного двигателя, а так же элементы его конструкции; теорию многоступенчатых ракет, причем предложил два варианта: параллельный (несколько реактивных двигателей работают одновременно) и последовательный (реактивные двигатели работают друг за другом). К. Э. Циолковский строго научно доказал возможность полета в космос с помощью ракет с жидкостным реактивным двигателем, предложил специальные траектории посадки космических аппаратов на Землю, выдвинул идею создания межпланетных орбитальных станций и подробно рассмотрел условия жизни и жизнеобеспечения на них. Технические идеи Циолковского находят применение при создании современной ракетно-космической техники. Движение с помощью реактивной струи, по закону сохранения импульса, лежит в основе гидрореактивного двигателя. В основе движения многих морских моллюсков (осьминогов, медуз, кальмаров, каракатиц) также лежит реактивный принцип.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67875. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ К РЕГЛАМЕНТУ ПАЛАТЫ ОБЩИН ПАРЛАМЕНТА ВЕЛИКОБРИТАНИИ 2.86 MB
  По заказу редакции журнала Право и жизнь был подготовлен юридически точный но неофициальный перевод Регламента палаты Общин Парламента Великобритании. Иными словами Регламент не связан с каждым созывом палаты Парламента как в России а является стабильным несмотря на многочисленные...
67876. ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ОТВЕТСТВЕННОСТИ КРЕДИТНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ ЗА НЕИСПОЛНЕНИЕ РЕШЕНИЯ НАЛОГОВОГО ОРГАНА О ПРИОСТАНОВЛЕНИИ ОПЕРАЦИЙ ПО СЧЕТАМ НАЛОГОПЛАТЕЛЬЩИКА, ПЛАТЕЛЬЩИКА СБОРА ИЛИ НАЛОГОВОГО АГЕНТА 52.5 KB
  В настоящее время правовые основы юридической ответственности кредитных организаций за неисполнение решения налогового органа о приостановлении операций по счетам налогоплательщика плательщика сбора или налогового агента установлены положениями...
67877. ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИНАНСОВОГО ПРАВА 29.5 KB
  Финансовое право представляет собой одну из отраслей публичного права и в этом качестве сближается с конституционным и административным правом. Финансовое право отличает от других отраслей публичного права то что отношения составляющие его предмет являются властно имущественными.
67878. ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЦЕЛОСТНОСТЬ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ — КОНСТИТУЦИОННЫЙ ПРИНЦИП ФЕДЕРАТИВНОГО УСТРОЙСТВА 132 KB
  Существует два базовых конституционных положения касающихся государственно-правового механизма разграничения полномочий и гарантий обеспечения единства правового регулирования на всей территории Российской Федерации: о высшей юридической силе и прямом действии Конституции Российской...
67879. НАЛОГОВЫЕ ДОГОВОРЫ О НАЛОГОВОМ ПОРУЧИТЕЛЬСТВЕ И ЗАЛОГЕ ИМУЩЕСТВА В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 66.5 KB
  При первом знакомстве видно что налоговые договорные отношения формализованные в виде налоговых договоров не могут рассматриваться ни как сугубо частные ни как сугубо публичные. Попробуем развернуто обосновать этот тезис для чего обратимся к рассмотрению сущности договорных налоговых правоотношений.
67880. ПРОБЛЕМЫ РЕФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ СМЕТНО-БЮДЖЕТНОГО ФИНАНСИРОВАНИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 66.5 KB
  Среди методов государственного регулирования системы образования бюджетное финансирование представляется важнейшим рычагом регулятором воздействия государства как на всю систему так и на отдельное образовательное учреждение.
67881. ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ И ВНЕДРЕНИЯ ПРАВОПРИМЕНИТЕЛЬНОЙ ПРАКТИКИ В НОРМОПРОЕКТНУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ: ОПЫТ УКРАИНЫ 97 KB
  С другой стороны обзоры практики применения этих судебных решений подготовленные соответствующими судебными органами обобщения по определенной категории дел письма Высшего Хозяйственного Суда Украины постановления Пленума Верховного Суда Украины не наделены...
67882. ОБЪЕДИНЕНИЕ В ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ СОЮЗЫ КАК ФОРМА РЕАЛИЗАЦИИ КОНСТИТУЦИОННОГО ПРАВА ЧЕЛОВЕКА НА ОБЪЕДИНЕНИЕ 108.5 KB
  Неотъемлемый элемент гражданского общества развитая система общественных объединений. Конституционное право каждого на объединение и является юридической основой образования и деятельности таких общественных институтов включая профсоюзы.
67883. О ПРОБЛЕМАХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБЫСКОВ, ПРОВОДИМЫХ ВОЙСКОВЫМИ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯМИ (ПО МАТЕРИАЛАМ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ДЕПАРТАМЕНТА ЮСТИЦИИ МИССИИ ООН В КОСОВО) 69.5 KB
  В то же время на практике часто войсковые подразделения КФОР сталкиваются с признаками различных преступлений и впоследствии представляют материалы для рассмотрения возможности возбуждения уголовных дел доказывания вины и привлечения виновных к ответственности.