5588

Закон сохранения импульса

Контрольная

Физика

Закон сохранения импульса Для простоты рассмотрим движение системы, состоящей из трех точек, на каждую из которых действуют внутренние силы fik и внешние - Fi , где индекс i представляет номер точки. Уравнения движения для каждой точки имеют в...

Русский

2012-12-15

36.5 KB

3 чел.

Закон сохранения импульса

Для простоты рассмотрим движение системы, состоящей из трех точек, на каждую из которых действуют внутренние силы fik  и внешние - Fi , где индекс i представляет номер точки. Уравнения движения для каждой точки имеют вид:

                                                    

                                                                                              

                                                    

Складывая эти уравнения, получим:

                             

По третьему закону Ньютона внутренние силы попарно равны по величине и противоположны по направлению (например, f12 = -f21). Потому сумма всех внутренних сил равна нулю, и

                                                     ,                                            

где через Р обозначен суммарный импульс системы. Обобщая, для любого числа материальных точек, можно записать следующее выражение:

                                                           ,                                               

которое принято называть законом изменения импульса системы материальных точек. Как видно из этого выражения,  изменение суммарного импульса определяется равнодействующей всех внешних сил, действующих на систему. Если же эта равнодействующая равна нулю (или на систему не действуют никакие внешние силы), то суммарный импульс системы остается постоянным - закон сохранения импульса.

У системы материальных точек (возьмем две) есть центр масс: точка С, лежащая на отрезке, соединяющем А и В, на расстояниях l1 и l2 от А и В, обратно пропорциональных массам точек

Другим следствием рассмотренного закона изменения импульса служит теорема о движении центра масс, которая утверждает, что центр масс системы материальных точек под действием внешних сил движется как материальная точка суммарной массы, к которой приложены все внешние силы, и записывается в таком виде:

                                                       МА =.                                          

Примерами закона сохранения импульса могут служить отдача при стрельбе из огнестрельного оружия, реактивное движение, перемещение осьминогов и т.п.

Закон сохранения момента импульса

Запишем уравнение из которого выводился закон динамики вращательного движения твердого тела.

                                  ==,                

Левую часть этого уравнения можно представить по другому, т.к.
величину

[riaimi]=[=

называют изменением момента импульса (радиус ri внесен под знак дифференцирования, т.к. все точки вращаются по окружностям постоянного радиуса).  А так как мы уже записали, что [ri mi vi] = [ri pi] = Li , a cyмму  = L , то можно записать:

Если правая часть уравнения оказывается по каким - либо равной нулю - суммарный момент сил равен нулю, то  и L = constзакон сохранения момента импульса. Это случается, если система замкнута, т.е. внешние силы вообще не действуют, или если моменты внешних сил компенсируют друг друга.

Закон сохранения энергии

Полная механическая энергия системы материальных точек Е складывается из его кинетической энергии Т и потенциальной энергии U, т.е.

                                                          Е = Т + U

При движении точек внутри системы изменяются как скорости точек, так и их взаимное расположение. Пусть скорость произвольной точки ( i - точки ) изменяется под действием сил со стороны других точек. Полное изменение кинетической энергии i - точки в соответствии с выражением ( 6-15 ) определяется работой всех сил, действующих на эту точку - как внутренних так и внешних:

                                                            T i  = A i  

суммированием для всех точек системы, получим:

                                                      .                                             

Левая часть этого уравнения является  кинетической энергией всей системы, которую можно обозначить Т, а правая часть есть общая работа всех сил, которую
можно представить как сумму  трех слагаемых:

  1.  работы всех внутренних потенциальных сил     -    А внутр. пот ;
  2.  работы всех внутренних непотенциальных сил -    А внутр. непот ;
  3.  работы всех внешних сил    -    А внеш . При  этом надо учесть, что суммарная  работа всех внутренних потенциальных сил  с обратным знаком равна изменению потенциальной энергии системы  U. Поэтому равенство  ( 6-18 ) приобретает такой вид:  Т  =  - U  +  А внутр. непотен +  А внеш . Перенося  U  в левую часть этого равенства и замечая, что   Т  +  U  =  Е, получим:

                                          Е  =   А внутр. непотен +  А внеш .                               

данное выражение представляет собой закон изменения механической энергии:

изменение полной механической энергии системы материальных точек за некоторый промежуток времени равно суммарной работе всех внутренних непотенциальных и всех внешних сил за этот промежуток времени.

Если система замкнута, т.е. на нее не действуют никакие внешние силы или сумма всех внешних сил равна нулю, а все внутренние силы являются потенциальными, то Е = 0, и выражение

                                                      Е = Т + U = const                                       

представляет собой закон сохранения полной механической энергии.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83565. Поняття, цілі та принципи права міжнародної безпеки 36.29 KB
  Право міжнародної безпеки галузь міжнародного права принципи і норми якої регулюють взаємодію суб\'єктів в цілях забезпечення миру і безпеки. Безпека кожної держави залежить від безпеки всіх тому скорочення озброєння до рівня необхідного для самооборони і участі в колективних миротворчих діях стало вимогою часу. Сучасна система безпеки охоплює не тільки військові та політичні але також і інші аспекти економічні екологічні гуманітарні і зрозуміло правові.
83566. Загальна колективна безпека. Право на самооборону та гуманітарна інтервенція 37.54 KB
  Колективна безпека це система спільних дій держав та або міжнародних організацій з метою підтримання міжнародного миру та безпеки попередження або припинення за допомогою адекватних та легітимних засобів актів агресії. Залежно від рівня створення систем колективної безпеки розрізняють два їх види загальну універсальну та регіональні системи колективної безпеки. Основи загальної колективної безпеки заклав Статут ООН. Характерною рисою системи безпеки ООН перш за все є попередження загрози миру шляхом створення і підтримки усесторонньої...
83567. Регіональні міжнародні організації у системі колективної безпеки. Організація з безпеки і співробітництва в Європі, Організація Північноатлантичного договору 37.3 KB
  Організація з безпеки і співробітництва в Європі Організація Північноатлантичного договору Статут ООН містить спеціальний розділ VIII про регіональні угоди і органи для вирішення питань що відносяться до підтримки миру і безпеки на регіональному рівні. Рада Безпеки заохочує мирне вирішення суперечок в рамках таких угод і органів. Без повноважень Ради Безпеки вони не можуть вчиняти примусові дії за винятком тих що здійснюються в порядку колективної самооборони.
83568. Заходи зміцнення довіри. Міжнародний контроль 36.51 KB
  Заходи зміцнення довіри порівняно новий елемент системи міжнародної безпеки. Першими міжнародноправовими актами з даного питання можна вважати Угоди між СРСР і США про заходи щодо зменшення небезпеки виникнення ядерної війни 1971 р. Саме поняття заходи зміцнення довіри було введено в обіг Заключним актом НБСЄ 1975 р. Заходи довіри розроблялися і Генеральною Асамблеєю ООН.
83569. Роззброєння. Договір ПРО 39.94 KB
  Вона припускає розпуск збройних сил ліквідацію військових споруд і озброєнь; знищення і припинення виробництва зброї масового знищення а також засобів її доставки; скасування органів військового керівництва і припинення військового навчання; припинення витрачання коштів на військові цілі. І Особливе значення має запобігання вживанню ядерної зброї і інших видів зброї масового враження хімічної бактеріологічної радіологічної екологічної. Генеральна Асамблея ООН прийняла ряд резолюцій що забороняють застосування ядерної зброї. був...
83570. Поняття та джерела права збройних конфліктів 38.01 KB
  Право збройних конфліктів являє собою самостійну галузь міжнародного права принципи і норми якої регулюють допустимість засобів і методів ведення війни забезпечують захист жертв збройних конфліктів встановлюють взаємостосунки між воюючими і невоюючими державами. Ми можемо знайти правила ведення війни у правових памятниках старовини та у практиці держав. Так ще Закони Ману містили норми про заборону деяких засобів ведення війни зокрема отруйних стріл. Або загальновідоме Іду на Ви князя Святослава як звичай оголошення війни.
83571. Поняття та види збройних конфліктів 36.34 KB
  Розрізняють міжнародні збройні конфлікти і збройні конфлікти неміжнародного характеру. міжнародними збройними конфліктами визнаються такі конфлікти коли один субєкт міжнародного права застосовує збройну силу проти іншого субєкта. міжнародними є також збройні конфлікти в яких народи ведуть боротьбу проти колоніального панування і іноземної окупації та проти расистських режимів в здійснення свого права на самовизначення. Збройні конфлікти неміжнародного характеру це збройні конфлікти що не підпадають під дію ст.
83572. Початок війни і його правові наслідки. Цілі війни. Театр війни 37.66 KB
  Цілі війни. Театр війни Відповідно до Гаазької конвенції про відкриття військових дій 1907 р. держави визнають що військові дії між ними не повинні починатися без попереднього і недвозначного попередженняяке матиме або форму мотивованого оголошення війни або форму ультиматуму з умовним оголошенням війни.
83573. Нейтралітет під час війни 37.1 KB
  Права і обовязки нейтральних держав під час війни воюючих сторін відносно нейтральних держав а також фізичних осіб як нейтральних так і воюючих держав регламентуються V Гаазькою конвенцією про права і обовязки нейтральних держав та осіб у разі сухопутної війни 1907 р. Нейтральна держава не повинна забезпечувати воюючих зброєю військовими та іншими засобами. Разом з тим вона не зобовязана перешкоджати вивозу або транзиту з місць бойових дій за рахунок того або іншого з воюючих зброї боєприпасів на умовах взаємності і однакового...