Kūno impulsas. Impulso jėga

Šioje pamokoje kalbėsime apie gamtosaugos įstatymus. Apsaugos dėsniai yra galingas įrankis sprendžiant mechanines problemas. Jie yra vidinės erdvės simetrijos pasekmė. Pirmasis išsaugotas kiekis, kurį ištirsime, yra impulsas. Šioje pamokoje apibrėšime kūno impulsą ir susiesime šio dydžio pokytį su jėga, kuri veikia kūną.

Apsaugos dėsniai yra labai galingas įrankis mechaninėms problemoms spręsti. Jie naudojami, kai dinamines lygtis sunku išspręsti arba jų neįmanoma išspręsti. Apsaugos dėsniai yra tiesioginė gamtos dėsnių pasekmė. Pasirodo, kiekvienas gamtosaugos įstatymas atitinka tam tikrą gamtos simetriją. Pavyzdžiui, energijos tvermės dėsnis atsiranda dėl to, kad laikas yra vienalytis, o judesio tvermės dėsnis – dėl erdvės vienalytiškumo. Be to, branduolinėje fizikoje sudėtingos sistemos simetrijos sukuria kiekius, kurių negalima išmatuoti, bet žinoma, kad jie yra išsaugoti, pavyzdžiui, keistumą ir grožį.

Panagrinėkime antrąjį Niutono dėsnį vektorine forma:

Atminkite, kad pagreitis yra greičio kitimo greitis:

Dabar, jei pakeisime šią išraišką į antrąjį Niutono dėsnį ir padauginsime kairę ir dešinę puses iš , gausime

Dabar įveskime tam tikrą dydį, kurį toliau vadinsime impulsu, ir gausime antrąjį Niutono dėsnį impulso forma:

Dydis, esantis kairėje nuo lygybės ženklo, vadinamas jėgos impulsu. Taigi,

Kūno impulso pokytis yra lygus jėgos impulsui.

Niutonas savo garsųjį antrąjį dėsnį užrašė būtent tokia forma. Atkreipkite dėmesį, kad antrasis Niutono dėsnis tokia forma yra bendresnis, nes jėga kurį laiką veikia kūną ne tik kintant kūno greičiui, bet ir keičiantis kūno masei. Naudojant tokią lygtį, nesunku, pavyzdžiui, išsiaiškinti kylančią raketą veikiančią jėgą, nes kilimo metu raketa keičia savo masę. Ši lygtis vadinama Meščerskio lygtimi arba Ciolkovskio lygtimi.

Pažvelkime atidžiau į mūsų įvestą vertę. Šis dydis paprastai vadinamas kūno impulsu. Taigi,

Kūno impulsas yra fizinis dydis, lygus kūno masės ir jo greičio sandaugai.

Impulsas matuojamas SI vienetais kilogramais vienam metrui, padalijus iš sekundės:

Iš antrojo Niutono dėsnio impulso formoje seka impulso išsaugojimo dėsnis. Iš tiesų, jei kūną veikiančių jėgų suma lygi nuliui, tai kūno judesio pokytis lygus nuliui, arba, kitaip tariant, kūno impulsas yra pastovus.

Panagrinėkime impulso tvermės dėsnio taikymą pasitelkdami pavyzdžius. Taigi, kamuolys su impulsu atsitrenkia į sieną (1 pav.). Kamuolio impulsas pasikeičia ir kamuolys su impulsu atšoka kita kryptimi. Jei prieš smūgį kampas į normalų buvo lygus , tai po smūgio šis kampas, paprastai kalbant, gali skirtis. Tačiau jei rutulys iš sienos šono veikiamas tik normalia slėgio jėga, nukreipta statmenai sienai, tai impulso dedamoji keičiasi statmenai sienai kryptimi. Jei prieš smūgį jis buvo lygus , tai po smūgio jis bus lygus , o impulso komponentas išilgai sienos nepasikeis. Darome išvadą, kad impulsas po smūgio yra lygus impulsui prieš smūgį ir yra nukreiptas kampu į normalų.

Ryžiai. 1. Kamuolys atšoka nuo sienos

Atkreipkite dėmesį, kad gravitacijos jėga, veikianti rutulį, jokiu būdu neturės įtakos rezultatui, nes ji nukreipta išilgai sienos. Toks smūgis, kai išsaugomas kūno impulso modulis, o kritimo kampas lygus atspindžio kampui, vadinamas absoliučiai elastingu. Atkreipkite dėmesį, kad realioje situacijoje, kai smūgis yra neelastingas, atspindžio kampas gali būti skirtingas (2 pav.)

Ryžiai. 2. Kamuolys elastingai neatšoka

Smūgis bus neelastingas, jei rutulį veiks vadinamosios išsklaidymo jėgos, tokios kaip trintis ar pasipriešinimas.

Taigi šioje pamokoje buvote supažindinti su impulso sąvoka, impulso išsaugojimo dėsniu ir antruoju Niutono dėsniu. Be to, svarstėte kamuoliuko, kuris puikiai tampriai atsimuša į sieną, problemą.

Nuorodos

1. G. Ya Myakishev, B. B. Bukhovtsev, N. N. Sotsky. Fizika 10. - M.: Išsilavinimas, 2008 m.
2. A. P. Rymkevičius. Fizika. Probleminė knyga 10-11. - M.: Bustard, 2006 m.
3. O. Ya Savčenko. Fizikos problemos. - M.: Nauka, 1988 m.
4. A. V. Peryškinas, V. V. Krauklis. Fizikos kursas. T. 1. - M.: Valst. mokytojas red. min. RSFSR išsilavinimas, 1957 m.

Klausimas: Mes nustatėme, kad kai kamuolys atsitrenkia į sieną absoliučiai elastingai, kritimo kampas yra lygus atspindžio kampui. Tas pats dėsnis galioja ir spindulio atspindžiui veidrodyje. Kaip tai paaiškinti?

Atsakymas: Tai paaiškinama labai paprastai: šviesa gali būti laikoma dalelių – fotonų srautu, kuris tampriai atsitrenkia į veidrodį. Atitinkamai, kritimo kampas, kai fotonas krinta, yra lygus atspindžio kampui.

Klausimas: Lėktuvai, kai jie skrenda, yra stumiami nuo oro sraigtu. Nuo ko skrisdama atsimuša raketa?

Atsakymas: Raketa neatstumia, raketa juda veikiama reaktyvinės traukos. Tai pasiekiama dėl to, kad iš raketos antgalio dideliu greičiu išskrenda kuro dalelės.

KŪNO MOMENTAS – tai vektorinis dydis, lygus kūno masės ir jo greičio sandaugai:

Impulso vienetas SI sistemoje laikomas 1 kg sveriančio kūno, judančio 1 m/s greičiu, impulsas. Šis vienetas vadinamas KILOGRAM-METRU PER SEKUNDĘ (kg . m/s).

KŪNŲ SISTEMA, KURIE NESISVEKA SU KITI KŪNAI, NĖRA ŠIOS SISTEMOS DALIS, vadinama UŽDARYTA.

Uždaroje kūnų sistemoje išsaugojimo dėsnis yra patenkinamas impulsui.

UŽDAROJE KŪNŲ SISTEMOJE KŪNO MOMENTO GEOMETRINĖ SUMMA IŠLIEKA PASTOVI BET KOKIAMS ŠIOS SISTEMOS KŪNŲ SĄVEIKAMS TARP TARP.

Reaktyvusis judėjimas pagrįstas impulso išsaugojimo įstatymu. Degant kurui, iš raketos antgalio tam tikru greičiu išmetamos iki aukštos temperatūros įkaitintos dujos. Tuo pačiu metu jie sąveikauja su raketa. Jei prieš pradedant veikti varikliui impulsų suma

čia M yra raketos masė; V - raketos greitis;

m – išmetamų dujų masė; v - dujų srautas.

Iš čia gauname raketos greičio išraišką:

Pagrindinė reaktyvinio variklio savybė yra ta, kad norint judėti, jam nereikia terpės, su kuria jis galėtų sąveikauti. Todėl raketa yra vienintelė transporto priemonė, galinti judėti beorėje erdvėje.

Didysis rusų mokslininkas ir išradėjas Konstantinas Eduardovičius Ciolkovskis įrodė galimybę panaudoti raketas kosmoso tyrinėjimams. Jis sukūrė raketos projektavimo schemą ir rado reikalingus kuro komponentus. Tsiolkovskio darbai buvo pirmųjų erdvėlaivių kūrimo pagrindas.

1957 metų spalio 4 dieną mūsų šalyje buvo paleistas pirmasis pasaulyje dirbtinis Žemės palydovas, o 1961 metų balandžio 12 dieną Jurijus Aleksejevičius Gagarinas tapo pirmuoju Žemės kosmonautu. Šiuo metu erdvėlaiviai tyrinėja kitas Saulės sistemos planetas, kometas ir asteroidus. Amerikiečių astronautai nusileido Mėnulyje, ruošiamas pilotuojamas skrydis į Marsą. Mokslinės ekspedicijos orbitoje veikė ilgą laiką. Sukurti daugkartiniai erdvėlaiviai „Shuttle“ ir „Challenger“ (JAV), „Buran“ (Rusija), Žemės orbitoje vyksta mokslinės stoties „Alfa“ kūrimo darbai, kuriuose kartu dirbs skirtingų šalių mokslininkai.

Reaktyvinį variklį taip pat naudoja kai kurie gyvi organizmai. Pavyzdžiui, kalmarai ir aštuonkojai juda išmesdami vandens srovę priešinga jų judėjimui kryptimi.

4/2. Eksperimentinė užduotis tema „Molekulinė fizika“: oro slėgio pokyčių stebėjimas keičiantis temperatūrai ir tūriui.

Prijunkite gofruotą cilindrą prie manometro ir išmatuokite slėgį cilindro viduje.

10 klasė. PAMOKA: Pulsas. Impulso išsaugojimo dėsnis Reaktyvinis judėjimas.

Pamokos tikslas: sudaryti sąlygas suvokti ir suvokti naują edukacinę informaciją tema „Impulsas. Impulso išsaugojimo įstatymas“.
Užduotys
Švietimas: pateikti materialaus taško impulso impulso sąvoką, apibrėžti „uždarosios fizinės sistemos“ sąvoką, suformuluoti impulso tvermės dėsnį, parodyti jo praktinį pritaikymą; ugdyti gebėjimą naudotis impulso tvermės dėsniu;
Švietimas: skatinti mokinių kompetentingos fizinės kalbos ir mąstymo ugdymą (gebėjimą apibendrinti ir sisteminti, kurti analogijas); ugdyti susidomėjimą dalyku, žinių poreikį;
Švietimas: skatinti patriotinį ugdymą, atsakomybės, darbingumo, savarankiškumo ugdymą.
Pamokos tipas: sujungti.
Metodas: aiškinamasis – iliustracinis.

Planuojami UUD formavimo rezultatai.

1)Bendravimas UUD:

Gebėjimo atsakyti į pateiktą klausimą ir argumentuoti formavimas. Ugdykite gebėjimą dirbti mažose grupėse (poromis)

2) Kognityvinis UUD:

3)Reguliuojantis UUD:

Tinkamai įvertinkite savo pasiekimus.

Atpažinti iškilusius sunkumus, ieškoti jų priežasčių ir būdų jiems įveikti.

4)Asmeninis UUD:

Formuoti norą vykdyti švietėjišką veiklą.

Ugdyti pilietinį patriotiškumą, meilę Tėvynei, pasididžiavimo savo šalimi jausmą;

PAMOKOS EIGA 1.Org. Momentas 2. Pamokos tikslo formulavimas. Pranešimą pateikia mokinys Senovės graikai svajojo palikti Žemės paviršių ir pakilti į dangų. Mitas apie Ikarą, skridusį į Saulę ant vašku suklijuotų sparnų, išliko iki šių dienų, tačiau vaškas ištirpo ir drąsuolis įkrito į jūrą. Šimtmečiai praėjo nuo mitų iki mokslinių projektų.
N.I. Kibalchichas (1853-1881), mokslininkas ir revoliucionierius, parašė ryškų puslapį Rusijos mokslo istorijoje. Nuteistas už dalyvavimą imperatoriaus Aleksandro II nužudyme, Kibalchichas iš Petro ir Povilo tvirtovės mirties bausmės, likus 10 dienų iki mirties bausmės vykdymo, kalėjimo administracijai pateikė savo išradimo aprašymą. Tačiau caro valdininkai į šį projektą nekreipė dėmesio.
Žiulis Vernas, K. E. Ciolkovskio amžininkas, sekė visas to meto technines naujoves. Nors raketos buvo žinomos jau seniai, rašytojas iš patrankos pasiuntė savo laivą į Mėnulį („From a Cannon to the Moon“, 1867). Ir nė vienas mokslininkas negalvojo apie reaktyvinio judėjimo principą panaudoti skrydžiams į kosmosą.
Ant slenksčio XX a. Kelią į kosmosą parodė K. E. Ciolkovskis (1857-1935), mokslininkas svajotojas iš Kalugos. Jis pirmasis raketoje pamatė ne tik žaislą, pramogą, fejerverkus pramogoms, bet ir aparatą, kuris leistų žmogui tapti „Visatos piliečiu“. Ciolkovskio idėjos apie skrydį į kosmosą buvo tokios drąsios ir originalios, kad amžininkai jas laikė utopija ir niekas negalėjo įvertinti jo darbo „Pasaulio erdvių tyrinėjimas reaktyviniais instrumentais“ (1903). Praėjo revoliucijos ir karai, o mūsų šalyje pradėjo augti susidomėjimas raketų variklių problema.
1921 m. buvo sukurta kūrimo laboratorija, skirta raketoms kurti naudojant bedūmius miltelius.
1933 m. rugpjūčio 17 d. Nakhabino mieste, netoli Maskvos, buvo atliktas pirmasis sėkmingas F. P. Korolevo sukurtas skystojo kuro raketos GIDR-09 paleidimas. Keletą metų Sergejus Pavlovičius Korolevas dirbo „Progress“ gamykloje Samaros mieste. Mokytojas: Apie kokį judėjimą šiandien kalbėsime? Atsakymas: apie Reaktyvų. Mokytojas: Kad suprastumėte reaktyvaus judėjimo principus, turite susipažinti su nauju fiziniu dydžiu – kūno impulsu – ir su fizikos dėsniu, impulso išsaugojimo dėsniu. Užsirašykite pamokos temą.

3.Naujos temos mokymasis

A) Kūno impulso samprata.

Mokytojas: Ar sunku sustabdyti judančią kulką? Taip, nes ji greitai skrenda. Ar sunku sustabdyti važiuojantį sunkvežimį? Taip, nes jis yra sunkus, jei kulka skrenda dar greičiau? Sustoti dar sunkiau, o dvigubai didesnį sunkvežimį taip pat sunkiau.

Matas, kaip sunku sustabdyti judantį objektą, vadinamas objekto judesio kiekiu arba impulsu.

Koks yra materialaus taško impulsas?

Kairėje yra naujo fizinio dydžio pasikeitimas, vadinamas

materialaus taško impulsas.

Reikšmė, lygi taško masės ir jo greičio sandaugai

vadinamas materialaus taško impulsu.

Išvertus iš lotynų kalbos: impulsas – stumti. Impulso koncepcija

Dekartas pirmasis jį įvedė XVII amžiuje, nors ir pavadino

"judėjimo kiekis"

Nurodykite impulsą - p=mV

p yra vektorinis dydis.

Impulsas kryptimi sutampa su taško greičio vektoriumi.

Impulsas matuojamas p= (kg m/s)/

Jei 1 kg sveriantis kūnas juda 1 m/s greičiu, tai reiškia

impulsas lygus 1 kg m/s.

Ar kūnas visada turi impulsą?

Ne visada: jei kūno greitis lygus nuliui arba kūno masė lygi

Bet koks judantis kūnas, turintis masę, turi pagreitį.

Apskaičiuokime 9 g svorio kulkos, judančios 200 m/s greičiu, ir 20 000 kg svorio sunkvežimio, judančio 8 m/s greičiu, judesį (dėstytojas skaičiuoja lentoje, mokiniai – sąsiuviniuose)

Ar skirtingų masių kūnai gali turėti tokį patį impulsą?

Jie gali, jei 1 kūno masė yra mažesnė už 2 kūnų masę ir 1 kūno greitis

2 kūno greitis ir šių kūnų greitis bus tiek pat kartų

bus nukreipta viena kryptimi, nes impulsas yra vektorinis dydis.

Dėmesys ekranui (fragmentas „Impulsas“)

Konsolidavimo apibendrinimas:

1. kaip vadinamas impulsas?

2.kaip nukreipiamas impulsas?

3. Apskaičiuokite raketos impulsą (pats)

B) Jėgos impulso samprata:

mokytojas:Reikšmė, lygi tašką veikiančios jėgos sandaugai ir

laikas vadinamas jėgos impulsu.

Jėgos, veikiančios tašką, impulsas yra lygus impulso pokyčiui

taškų. → → →

Pirminis žinių įtvirtinimas:

2 eksperimentas (ekrane)

Ant siūlų kabo du vienodos masės rutuliukai. Pirmasis kamuolys buvo atmestas

į tam tikrą kampą ir paleidžiamas. Bendraujant su antruoju

kamuolys nukrypo tuo pačiu kampu, o pirmasis sustojo.

Ką galite pasakyti apie pradinį pirmojo kamuolio pagreitį?

o paskutinis impulsas antrojo?

Jie yra vienodi.

B) Impulso išsaugojimo dėsnis.

Mokytojas: „Momentum“ turi įdomią išsaugojimo savybę.

Tačiau impulso išsaugojimo dėsnis tenkinamas tik

uždara sistema.

Raskime vadovėlyje apibrėžimą, kas yra uždara sistema. Kūnų sistema vadinama uždara, jei jie veikia

tik vidinės sistemos jėgos.

Jėgos, kuriomis sistemos kūnai sąveikauja tarpusavyje, yra

yra vidinės sistemos jėgos.

Apsvarstykite du kūnus, kurių masė yra m1 ir m2, pirmasis kūnas pasiveja antrąjį,

pirmojo kūno greitis yra didesnis už antrojo kūno greitį. Kūnai

bendrauti tarpusavyje. Išorinių jėgų nėra.

Žiūrėti filmo fragmentą: (tempo išsaugojimo dėsnis)

Klausimai apie filmą:

Ar po sąveikos esantis kūnas gali turėti pagreitį?

didesnis už pradinį antrojo kūno impulsą?

Ne, pagal impulso tvermės dėsnį sistemos impulsas yra pastovus.

Impulso išsaugojimo dėsnis turi didelę reikšmę tiriant reaktyvinį varymą.
mokytojas prašo mokinių vadovėlyje surasti apibrėžimą. Dėl to pats kūnas įgauna priešingai nukreiptą impulsą. Neversdami skylučių pripūskite guminį vaikišką balioną ir paleiskite jį iš rankų. Kas atsitiks? Kodėl? Rutulio judesys yra reaktyvinio judėjimo pavyzdys. Oras balione sukuria spaudimą ant korpuso visomis kryptimis. Jei rutulio skylė nėra pririšta, iš jos pradės išeiti oras, o pats apvalkalas judės priešinga kryptimi. Tai išplaukia iš impulso išsaugojimo dėsnio: rutulio impulsas prieš sąveiką lygus nuliui, po sąveikos jie turi įgyti vienodo dydžio ir priešingos krypties impulsus, t.y., judėti priešingomis kryptimis.

D) Mokinio pranešimas apie reaktyvinį varymą.

Reaktyvinį variklį žmonės naudojo jau seniai. Per šventinį fejerverką retas susimąsto, kad toks grožis neįmanomas be reaktyvinio varymo. Pirmieji parako fejerverkai ir signalinės raketos buvo panaudoti Kinijoje 10-ajame amžiuje. Į reaktyvinio judėjimo (atatrankos) apraiškas reikia atsižvelgti projektuojant ginklus, sportuojant: važiuojant riedlente ir čiuožiant, metant šūvius ir kt.
Atsitraukimas – vamzdžio arba viso pistoleto judėjimas, veikiant parako dujų slėgiui, į pistoleto ar ginklo dugną. Dėl atatrankos jis pasislenka priešinga šūviui kryptimi ir spaudžia ginklo atramą – šaulio petį. Kuo didesnis pradinis greitis, sviedinio masė ir mažesnė pistoleto masė, tuo didesnis atatranka. Atatrankos reiškinys pastebimas nardant iš valties į vandenį ar šokant iš valties į krantą, šokant nuo riedlentės ir pan.. Jeigu stovėdamas ant riedučių meti kamuolį į priekį, riedi atgal. Vienu metu metant du rutulius, įgyjamas greitis tampa didesnis, o atsukimo nuotolis didėja. Atatrankos rezultatas priklauso nuo atskiriančio kūno ar medžiagos masės ir greičio. Stebimas reiškinys visiškai atitinka impulso išsaugojimo dėsnį. Stebime savęs padovanojimo reiškinį sieloje. Esant aukštam slėgiui, dušas labiau nukrypsta. Naudojant galingą gaisro žarną, atsiranda didelis atatranka. Srovės judėjimas būdingas aštuonkojams, kalmarams, sepijoms ir medūzoms. Visi jie be išimties plaukimui naudoja išstumtos vandens srovės reakciją (atatranką). Kalmarai yra didžiausias bestuburis vandenyno gelmių gyventojas. Jis juda reaktyvinio varymo principu, sugerdamas vandenį, o paskui su didžiule jėga stumdamas jį per specialią skylę - „piltuvėlį“, o dideliu greičiu (apie 70 km/h) stumia atgal. Tuo pačiu metu visi dešimt kalmaro čiuptuvų susirenka į mazgą virš galvos ir įgauna supaprastintą reaktyvinio judėjimo pavyzdžius – taip žmonės jį vadina dygliuotasis karpis, Tai vienmetis dekoratyvinis moliūginių šeimos augalas. Pašėlęs agurkas paplitęs daugiausia Juodosios jūros regione, pakrantėje ir aptinkamas beveik visoje pietryčių Europoje. geba – ypač netyčia palietus gyvūnus, žmogaus pėdą ar ranką – greitai, staigiai atitrūkti, atšokti nuo kotelio, stipriai išmetant daugybę sėklų, veikiančių dideliu spaudimu, kurios gali nuskristi į gana didelį kelių metrų atstumą.
Reaktyvinio judėjimo principas naudojamas aviacijoje ir astronautikoje. Kosminėje erdvėje nėra terpės, su kuria kūnas galėtų sąveikauti ir taip pakeisti savo greičio kryptį ir dydį. Todėl skrydžiams į kosmosą gali būti naudojamos tik raketos.

D) Mokytojo pasakojimas apie raketos judėjimą.

Kiekviena raketa yra dviejų kūnų sistema. Jį sudaro apvalkalas ir jame esantis kuras. Korpusas yra vamzdžio formos, kurio vienas galas uždaras, o kitas atviras ir jame yra vamzdinis antgalis su specialios formos anga – purkštukas. Paleidus raketą kuras sudeginamas ir virsta aukšto slėgio ir aukštos temperatūros dujomis. Dėl didelio slėgio šios dujos dideliu greičiu išbėga iš raketos antgalio. Raketos apvalkalas veržiasi priešinga kryptimi.

Jei išmetamų dujų impulsas yra lygus m g υ g, o raketos impulsas yra m r υ r, tada pagal impulso išsaugojimo dėsnį: m r υ r = m G υ G .

υ r = Taigi, kuo didesnis dujų nutekėjimo greitis υ g ir kuo didesnis santykis , tuo didesnis raketos greitis. Ši formulė gaunama darant prielaidą, kad dujos iš raketos išmetamos akimirksniu. Tiesą sakant, jis išteka ne iš karto, o palaipsniui. Todėl tikroji raketos greičio formulė šiek tiek skiriasi nuo tos, kurią išvedėme. Pirmą kartą tikslią raketos greičio formulę išvedė K.E. Ciolkovskis ir todėl turi savo vardą. Remiantis skaičiavimais, atliktais naudojant Ciolkovskio formulę, norint suteikti raketai greitį, kuris tik kelis kartus viršija dujų nutekėjimo greitį, būtina, kad pradinė raketos masė (įskaitant kurą) viršytų galutinę („sausą“). ) masė keliasdešimt kartų. Taigi, liūto dalis visos raketos masės paleidimo metu turėtų būti darbinio skysčio (kuro) masė Šiuolaikinės gamybos technologijos negali leisti greičio viršyti 8 - 12 km/s.

4.Pirminis žinių patikrinimas: fizinis diktantas.

Tema: „Impulsas. Impulso išsaugojimo įstatymas“.

1. Kūnas, kurio masė m 2 kg, juda 2 m/s greičiu. Koks yra kūno impulsas? (4)

2.Kaip vadinamas fizikinis dydis, lygus jėgos ir jos veikimo laiko sandaugai? (jėgos impulsas)

3.Kokia kūno impulso kryptis?

4.Kokiu dėsniu grindžiamas reaktyvinio judėjimo egzistavimas?

5. Pateikite reaktyvinio varymo pavyzdį?

5. Pamokos apibendrinimas. Vertinimas už fizinį diktantą.

Atsakykite į klausimus žodžiu:

1.kokį fizikinį dydį tyrėte?

2.Kokią teisę studijavote?

3.Kokią sistemą atpažinote?

Pamokos kortelė mokiniams._________________________________________________________________________________

Jėgos impulsas ir kūno impulsas

Kaip buvo parodyta, antrasis Niutono dėsnis gali būti parašytas kaip

Ft=mv-mv o =p-p o =D p.

Vadinamas vektorinis dydis Ft, lygus jėgos ir jos veikimo laiko sandaugai jėgos impulsas. Vadinamas vektorinis dydis p=mv, lygus kūno masės ir jo greičio sandaugai kūno impulsas.

SI impulso vienetu laikomas 1 kg svorio kūno, judančio 1 m/s greičiu, impulsas, t.y. Impulso vienetas yra kilogramas per sekundę (1 kg m/s).

Kūno impulso pokytis D p per laiką t lygus jėgos Ft, veikiančios kūną per šį laiką, impulsui.

Impulso sąvoka yra viena iš pagrindinių fizikos sąvokų. Kūno impulsas yra vienas iš dydžių, galinčių tam tikromis sąlygomis išlaikyti nepakitusią jo vertę.(bet pagal modulį ir kryptį).

Uždarojo ciklo sistemos bendro impulso išsaugojimas

Uždara sistema vadinkite kūnų grupę, kuri nesąveikauja su jokiais kitais kūnais, kurie nėra šios grupės dalis. Į uždarą sistemą įtrauktų kūnų sąveikos jėgos vadinamos vidinis. (Vidinės jėgos dažniausiai žymimos raide f).

Panagrinėkime kūnų sąveiką uždaroje sistemoje. Leiskite dviem vienodo skersmens rutuliukams, pagamintiems iš skirtingų medžiagų (t. y. skirtingos masės), riedėti išilgai lygaus horizontalaus paviršiaus ir susidurti vienas su kitu. Smūgio metu, kurį laikysime centriniu ir absoliučiai elastingu, rutuliukų greičiai ir impulsai keičiasi. Tegul pirmojo rutulio masė m 1, jo greitis prieš smūgį V 1 ir po smūgio V 1 "; antrojo rutulio masė m 2, jo greitis prieš smūgį v 2, po smūgio v 2". Pagal trečiąjį Niutono dėsnį rutuliukų sąveikos jėgos yra vienodo dydžio ir priešingos krypties, t.y. f1 = -f2.

Pagal antrąjį Niutono dėsnį rutulių impulsų pokytis dėl jų susidūrimo yra lygus jų tarpusavio sąveikos jėgų impulsams, t.y.

m 1 v 1 "-m 1 v 1 = f 1 t (3.1)

m 2 v 2 "-m 2 v 2 = f 2 t (3.2)

kur t yra rutuliukų sąveikos laikas.
Pridėję išraiškas (3.1) ir (3.2) po termino, pamatysime, kad

m 1 v 1 "-m 1 v 1 +m 2 v 2 "-m 2 v 2 =0.

Vadinasi,

m 1 v 1 "+m 2 v 2" = m 1 v 1 + m 2 v 2

arba kitaip

p 1 "+p 2" = p 1 + p 2 . (3.3)

Pažymime p 1 "+p 2 "=p" ir p 1 +p 2 =p.
Vadinama visų į sistemą įtrauktų kūnų momentų vektorinė suma visas šios sistemos impulsas. Iš (3.3) aišku, kad p"=p, ty p"-p=D p=0, todėl

p=p 1 +p 2 =konst.

Formulė (3.4) išreiškia judesio tvermės uždaroje sistemoje dėsnis, kuris suformuluotas taip: uždaros kūnų sistemos suminis impulsas išlieka pastovus bet kokios šios sistemos kūnų tarpusavio sąveikos metu.
Kitaip tariant, vidinės jėgos negali pakeisti viso sistemos impulso nei dydžiu, nei kryptimi.

Atvirojo ciklo sistemos bendro impulso pokytis

Vadinama grupė kūnų, kurie sąveikauja ne tik tarpusavyje, bet ir su kūnais, kurie nėra šios grupės dalis atvira sistema. Jėgos, kuriomis į šią sistemą neįtraukti kūnai veikia tam tikros sistemos kūnus, vadinamos išorinėmis (dažniausiai išorinės jėgos žymimos raide F).

Panagrinėkime dviejų kūnų sąveiką atviroje sistemoje. Šių kūnų impulsų pokyčiai vyksta tiek veikiant vidinėms jėgoms, tiek veikiant išorinėms jėgoms.

Pagal antrąjį Niutono dėsnį nagrinėjamų kūnų momentų pokyčiai pirmajam ir antrajam kūnams yra

D р 1 = f 1 t + F 1 t (3,5)

D р 2 = f 2 t + F 2 t (3,6)

kur t – išorinių ir vidinių jėgų veikimo laikas.
Pridėję išraiškas (3.5) ir (3.6) po termino, pamatysime, kad

D (p 1 + p 2) = (f 1 + f 2) t + (F 1 + F 2) t (3,7)

Šioje formulėje p=p 1 +p 2 yra bendras sistemos impulsas, f 1 +f 2 =0 (kadangi pagal trečiąjį Niutono dėsnį (f 1 = -f 2), F 1 +F 2 =F yra visų išorinių jėgų, veikiančių šios sistemos kūnus, rezultatas Atsižvelgiant į tai, kas išdėstyta aukščiau, formulė (3.7) įgauna formą

D р = Ft. (3.8)

Iš (3.8) aišku, kad bendras sistemos impulsas kinta tik veikiant išorinėms jėgoms. Jei sistema uždara, t.y. F=0, tai D р=0 ir todėl р=const. Taigi formulė (3.4) yra specialus (3.8) formulės atvejis, parodantis, kokiomis sąlygomis išsaugomas bendras sistemos impulsas ir kokiomis sąlygomis jis keičiasi.

Reaktyvinis varymas.
Ciolkovskio darbų reikšmė astronautikai

Kūno judėjimas, atsirandantis nuo jo masės dalies atsiskyrimo tam tikru greičiu, vadinamas reaktyvus.

Visi judėjimo tipai, išskyrus reaktyvųjį, yra neįmanomi be tam tikros sistemos išorės jėgų, t. y. be tam tikros sistemos kūnų sąveikos su aplinka ir norint pasiekti reaktyvinį varymą, nereikia jokios kūno sąveikos su aplinka. Iš pradžių sistema yra ramybės būsenoje, ty jos bendras impulsas lygus nuliui. Kai dalis jos masės pradeda išmesti iš sistemos tam tikru greičiu, tai (kadangi uždaros sistemos bendras impulsas pagal impulso tvermės dėsnį turi likti nepakitęs) sistema gauna greitį, nukreiptą priešingai. kryptimi. Iš tiesų, kadangi m 1 v 1 +m 2 v 2 =0, tai m 1 v 1 =-m 2 v 2, t.y.

v 2 = -v 1 m 1 / m 2 .

Iš šios formulės išplaukia, kad greitis v 2, gautas sistemos, kurios masė m 2, priklauso nuo išmetamosios masės m 1 ir jos išmetimo greičio v 1.

Šilumos variklis, kurio traukos jėga, atsirandanti reaguojant į išeinančių karštų dujų srovę, veikiama tiesiai į jo korpusą, vadinamas reaktyviuoju varikliu. Skirtingai nuo kitų transporto priemonių, reaktyvinis įrenginys gali judėti kosmose.

Kosminio skrydžio teorijos pradininkas yra puikus rusų mokslininkas Ciolkovskis (1857–1935). Jis pateikė bendruosius reaktyvinio judėjimo teorijos principus, sukūrė pagrindinius reaktyvinių lėktuvų principus ir konstrukcijas bei įrodė, kad tarpplanetiniams skrydžiams reikia naudoti daugiapakopę raketą. Ciolkovskio idėjos buvo sėkmingai įgyvendintos SSRS, statant dirbtinius Žemės palydovus ir erdvėlaivius.

Praktinės kosmonautikos pradininkas yra sovietų mokslininkas akademikas Korolevas (1906 - 1966). Jam vadovaujant buvo sukurtas ir paleistas pirmasis pasaulyje dirbtinis Žemės palydovas, įvyko pirmasis žmonijos istorijoje žmogaus skrydis į kosmosą. Pirmasis kosmonautas Žemėje buvo sovietų žmogus Yu.A. Gagarinas (1934 - 1968).

Klausimai savikontrolei:

• Kaip impulsų forma parašytas antrasis Niutono dėsnis?
• Kas vadinama jėgos impulsu? kūno impulsas?
• Kokia kūnų sistema vadinama uždara?
• Kokios jėgos vadinamos vidinėmis?
• Naudodamiesi dviejų kūnų sąveikos uždaroje sistemoje pavyzdžiu, parodykite, kaip nustatomas impulso tvermės dėsnis. Kaip jis suformuluotas?
• Koks yra bendras sistemos impulsas?
• Ar vidinės jėgos gali pakeisti bendrą sistemos impulsą?
• Kokia kūnų sistema vadinama neuždaryta?
• Kokios jėgos vadinamos išorinėmis?
• Sukurkite formulę, rodančią, kokiomis sąlygomis keičiasi bendras sistemos impulsas ir kokiomis sąlygomis jis išsaugomas.
• Koks judėjimas vadinamas reaktyviuoju?
• Ar tai gali atsirasti be judančio kūno sąveikos su aplinka?
• Kokiu dėsniu grindžiamas reaktyvinis varymas?
• Kokia Ciolkovskio darbų reikšmė astronautikai?