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

26462. Морфофункциональная характеристика соединений костей 25.5 KB
  Морфофункциональная характеристика соединений костей ТИПЫ СОЕДИНЕНИЯ КОСТЕЙ СКЕЛЕТА Непрерывный синартроз при помощи непрерывного слоя ткани Синсаркоз при помощи мышечной ткани грудная конечность к позвоночному столбу Синдесмоз при помощи плотной волокнистой соединительной ткани швы связки мембраны sutura шов прослойка соединительной ткани между костями череп особенно у молодых животных membrana пластинка преобладают коллагеновые волокна между костями предплечья ligamentum связки пучки коллагеновых...
26463. Морфофункциональная характеристика суставов 31.5 KB
  Морфофункциональная характеристика суставов Прерывный тип соединения сустав diartrosis articulatio Основное образование Добавочное образование cartilago articularis построен из волокнистой гиалиновой ткани отсутствуют кровеносные сосуды обеспечивает защиту уменьшает трение увеличивает размах движения в суставе. простой articulatio simplex в формировании сустава принимают участие только 2 суставные поверхности плечевой сложный articulatio composita в формировании сустава принимают участие 3 и более суставных...
26464. Общие закономерности артрологии 19.5 KB
  В сложных суставах кроме длинных боковых связок обязательно имеются: короткие боковые межрядовые межкостные крестовидные общие пальмарные и плантарные На суставах тазовой конечности связок больше чем на грудной. Закон расположения связок: связки всегда расположены перпендикулярно к оси вращения и по бокам. Толщина и количество связок зависят от объема движений в суставе.
26465. Понятие о норме, вариантах и аномалиях строения и развития органов 20.5 KB
  Понятие о норме вариантах и аномалиях строения и развития органов анатомическая норма построения органа вариант формы и строения органа свойственный каждому виду породе возрасту и полу здорового нормально функционирующего организма который наиболее часто встречаются у домашних животных 5060 Отклонения от установленной нормы средних величин не сопровождающегося нарушением функция вариант аномалия изменение формы размера расположения строения органа без влияния на его функцию. порок развития изменение формы строения...
26466. Понятие о фило-онтогенезе. Принципы филогенеза 27.5 KB
  геронтологический Основной биогенетический закон закон ГеккеляБэра пренатальный онтогенез кратко повторяет филогенез последовательно проходит стадии филогенетического развития Северцов дополнение: онтогенез является базой для филогенеза. Закон единства организма и внешней среды Живые системы открытые они постоянно обмениваются веществами и энергией со средой. Закон целостности и неделимости организма целостность живого поддерживается в процессе развития. Закон единства формы и функции форма и строение органа определяются его...
26467. Понятие об анатомии как о науке. Объекты и методы исследования 25.5 KB
  Макроскопическая анатомия определяет строение органов определяемое невооруженным глазом. Экспериментальноморфологический испытание лекарственных препаратов клетка  ткань  орган  система органов  организм цитология гистология анатомия Направления нормальной анатомии: системная анатомия сравнительная видовая объекты СА: лошадь домашняя Equis caballis КРС Bos taunus МРС Ovis carpa свинья домашняя Sus domestica собака домашняя Canis...
26468. Понятие об органе, системе и аппарате органов 25 KB
  Органы состоят из тканей tela; ткань система клеток и неклеточных структур характеризующаяся общим строением и происхождением. Система органов комплекс морфологически взаимосвязанных однородных органов органы системы имеют общее происхождение строение и функции. Костная система скелет твёрдый каркас организма Мышечная система скелетная мускулатуравспомагательный аппарат обеспечивает активное движение ОКП integumentim communnae защита Система органов пищеварения приём пищи измельчение переваривание всасывание...
26469. Роговые образования кожного покрова 37 KB
  Роговые образования кожного покрова МЯКИШИ torus упругие утолщения кожного покрова которые служат для опоры конечности о землю и обеспечивает амортизацию обладают большой чувствительностью осязание имеют хорошо развитый подкожный слой липоциты эласт. волокна располагаются на автоподиях Лошадь запястье пальмарно заплюсна плантарно каштаны пясть плюсна шоры пальцевый мякиш стрелка внутри копыта Собака на грудной запястные пястные пальцевые на тазовой плюсневые пальцевые Свинья КРС ...
26470. Фило-онтогенез кожного покрова 20 KB
  Филоонтогенез кожного покрова Филогенез: ланцетник однослойный цилиндрический эпителий рыбы появляются производные кожного покрова чешуя амфибии двуслойный эпителий 2ой слой соединительнотканный в связи с выходом на сушу рептилии 34слойный эпидермис в соединительной ткани коллагеновые и эластические волокна роговые образования птицы млекопитающие 5 слоёв эпителия 2слоя в дерме подкожный; роговые образования железы у птиц перья копчиковая железа онтогенез: У эмбриона кожа состоит из эпителия эктодермального...