Kūno impulsas. Impulso tvermės dėsnis

ir į fiziką įvedė prancūzų mokslininkas Renė Dekartas. Pats Dekartas šį dydį pavadino ne impulsu, o „judesio kiekiu“. Terminas „impulsas“ atsirado vėliau. Fizinis dydis lygus masės sandaugai kūno iki jo greičio, vadinamo impulsu kūno: p=m*v. Tik judantys daiktai turi pagreitį kūno. Vienetas impulsas Tarptautinėje vienetų sistemoje yra kilogramas*metras per sekundę (1kg*m/s). Už impulsas pagrindinis gamtos dėsnis yra tikras, vadinamas išsaugojimo dėsniu impulsas.

Instrukcijos

Norint apskaičiuoti reikiamą vertę, būtina suderinti dviejų į formulę įtrauktų dydžių matavimo vienetus. Vienas iš šių dydžių, kuris lemia pagreitį kūno- svoris. Masė yra inercijos matas kūno. Kaip daugiau masės kūno, tuo sunkiau pakeisti greitį kūno. Pavyzdžiui, 500 kg sveriančią spintą yra sunkiau perkelti nei 100 kg sveriančią spintą. Ir tai akivaizdu, pirmosios spintelės atsparumas jėgai, bandančiai keisti greitį, yra didesnis nei antrosios. Masė matuojama kilogramais (in Tarptautinė sistema vienetai). Jei masė nenurodyta kilogramais, ją reikia perskaičiuoti. Randami tokie šio kiekio išmatavimai: tonos, gramai, miligramai, centneriai ir kt. Pavyzdys: 6t=6000kg, 350g=0,35kg.

Kitas dydis, nuo kurio tiesiogiai priklauso impulsas, yra greitis. Jei kūnas yra ramybės būsenoje (greitis lygus nuliui), tada impulsas lygus nuliui. Didėjant greičiui, impulsas kūno didėja. Impulsas yra vektorinis dydis, kurio kryptis sutampa su greičio vektoriaus kryptimi kūno. Greitis matuojamas metrais per sekundę (1m/s). Kai rasta impulsas greitis turėtų būti perskaičiuotas į m/s, kai jo matavimas pateikiamas km/h. Norėdami konvertuoti į m/s, skaitinę greičio reikšmę reikia padauginti iš tūkstančio ir padalyti iš trijų tūkstančių šešių šimtų. Pavyzdys: 54km/h=54*1000/3600=15m/s.

Taigi, norint nustatyti impulsą kūno padauginami du dydžiai: masė ir greitis. р=m*v. 1 pavyzdys. Turime rasti 60 kg sveriančio bėgantį žmogų. Jis bėga 6 km/h greičiu. Sprendimas: Pirma, greitis konvertuojamas į m/s. 6 km/h=6*1000/3600=1,7 m/s. Be to, pagal formulę p = 60 kg * 1,7 m / s = 100 kg * m / s. 2 pavyzdys. Raskite 6 tonų masės automobilio judėjimą ramybės būsenoje. Šios problemos negalima išspręsti. Nejudėjimo pagreitis kūno lygus nuliui.

Viskas įdomu

Įvairūs praktines problemas su kūnų sąveika ir judėjimu susijusios problemos sprendžiamos naudojant Niutono dėsnius. Tačiau kūną veikiančias jėgas gali būti labai sunku nustatyti. Tada, sprendžiant problemą, naudojamas kitas svarbus fizikinis dydis -...

Kūno masės pokytis jo judėjimo metu nagrinėjamas tik vadinamuoju reliatyvistiniu atveju, aprašytu lygtimis reliatyvistinė mechanika arba specialioji teorija reliatyvumą. Reliatyvizmo kriterijus
Prisiminkite iš bendrojo fizikos kurso...

Fotonas yra labiausiai paplitęs elementarioji dalelė visatoje. Jame nėra poilsio masės ir pilnas laipsnis pasižymi banginėmis savybėmis. Dėl to kursai kvantinė fizika mokyklos ir universitetai daugiausia dėmesio skiria fotonų tyrimams didelis dėmesys. Ir pirmasis...

Jėga yra fizinis kiekis, veikiantis kūną, o tai ypač suteikia tam tikrą pagreitį. Norint rasti jėgos impulsą, reikia nustatyti impulso pokytį, t.y. paties kūno impulsas. 1 instrukcija Medžiagos judėjimas...

Jėga gali veikti tik materialus kūnas, kuris būtinai turi masę. Naudodami antrąjį Niutono dėsnį galime nustatyti jėgos veikiamo kūno masę. Priklausomai nuo jėgos pobūdžio, masę nustatyti naudojant jėgą galima...

Vidutinis stiprumas yra sutartinė vertė. Tais atvejais, kai kūną veikianti jėga laikui bėgant kinta arba jėgos poveikis yra labai mažas, neįmanoma nustatyti jėgos dydžio kiekvienu laiko momentu. Todėl tokiais atvejais jie priima...

Norėdami teisingai išspręsti problemas, turite įsitikinti, kad matavimo vienetai atitinka vieningą sistemą. Tradiciškai, sprendžiant matematinius ir fizinių problemų Naudojama tarptautinė matavimo sistema. Jei reikšmės nurodytos...

Kūno impulsas kitaip vadinamas impulsu. Jį lemia kūno masės ir jo greičio sandauga. Jį taip pat galima rasti per šį kūną veikiančios jėgos trukmę. Fizinė prasmė Tai ne pats impulsas, o jo pasikeitimas. Tau…

Kūno impulsas yra kūno masės ir jo greičio sandauga. Norėdami sužinoti šio dydžio matavimą, išsiaiškinkite, kaip pasikeitė kūno masė ir greitis po sąveikos su kitu kūnu. Kūno judesio pokytį galima rasti naudojant vieną iš tipų...

Kinetinę energiją turi judantis kūnas. Jos pokytis yra rezultatas mechaninis darbas. Padidinti kinetinė energija galima atliekant darbus prie kūno ar keičiant jo parametrus. Jums reikės supratimo apie...

Po miestą vaikšto turistas, lekia mašina, ore skrenda lėktuvas. Kai kurie kūnai juda greičiau nei kiti. Automobilis juda greičiau nei pėsčiasis, bet lėktuvas skrenda greičiau nei automobilis. Fizikoje kūnų judėjimo greitį apibūdinantis dydis yra...

Kūnų judėjimas pagal trajektoriją dažniausiai skirstomas į tiesinį ir kreivinį, o taip pat pagal greitį – į tolygų ir nelygų. Net nežinodami fizikos teorijos galite tai suprasti tiesinis judėjimas yra kūno judėjimas tiesia linija ir...

22 kalibro kulka sveria tik 2 g. Jei bandysite pagauti tokią iš snukio išskriejančią kulką 300 m/s greičiu, tada net pirštinės nepadės.

Jei žaislinis vežimėlis rieda link jūsų, galite jį sustabdyti pirštu. Jei sunkvežimis rieda link jūsų, turėtumėte pajudinti kojas iš jo kelio.

Panagrinėkime problemą, kuri parodo ryšį tarp jėgos impulso ir kūno judesio pokyčio.

Pavyzdys. Rutulio masė 400 g, rutulio greitis po smūgio yra 30 m/s. Jėga, kuria koja veikė rutulį, buvo 1500 N, o smūgio laikas – 8 ms. Raskite rutulio jėgos impulsą ir kūno judesio pokytį.

Kūno impulso pasikeitimas

Pavyzdys.Įvertinkite vidutinę jėgą nuo grindų, veikiančią rutulį smūgio metu.

1) Smūgio metu kamuolį veikia dvi jėgos: žemės reakcijos jėga, gravitacija.

Reakcijos jėga keičiasi smūgio metu, todėl galima rasti vidutinę grindų reakcijos jėgą.

2) Pagreičio pasikeitimas korpusas parodytas paveikslėlyje

3) Iš antrojo Niutono dėsnio

Svarbiausia prisiminti

1) Kūno impulso, jėgos impulso formulės;
2) Impulso vektoriaus kryptis;
3) Raskite kūno impulso kitimą

Antrojo Niutono dėsnio išvedimas bendra forma

Grafikas F(t). Kintamoji jėga

Jėgos impulsas skaitiniu būdu lygus plotui skaičiai po grafiku F(t).

Pavyzdžiui, jei jėga laikui bėgant nėra pastovi, ji didėja tiesiškai F=kt, tada šios jėgos impulsas yra lygus trikampio plotui. Šią jėgą galite pakeisti šia nuolatinė jėga, kuris per tą patį laikotarpį pakeis kūno judesį tiek pat

Vidutinė gaunamoji jėga

MOMENTUMO IŠSAUGOJIMO DĖSNIS

Testavimas internetu

Uždara kūnų sistema

Tai kūnų, kurie sąveikauja tik vienas su kitu, sistema. Nr išorinės jėgos sąveikos.

IN realus pasaulis Tokios sistemos negali būti, kad būtų pašalinta visa išorinė sąveika. Uždara kūnų sistema yra fizinis modelis, kaip ir materialus taškas, yra modelis. Tai yra kūnų, kurie tariamai sąveikauja tik tarpusavyje, modelis, į išorines jėgas neatsižvelgiama, jos nepaisomos.

Impulso tvermės dėsnis

Uždaroje kūnų sistemoje vektorius kūnų momentų suma kūnams sąveikaujant nekinta. Jei vieno kūno impulsas padidėjo, tai reiškia, kad tuo momentu kito kūno (ar kelių kūnų) impulsas sumažėjo lygiai tiek pat.

Panagrinėkime šį pavyzdį. Mergina ir berniukas čiuožia. Uždara kūnų sistema – mergaitė ir berniukas (neatsižvelgiame į trintį ir kitas išorines jėgas). Mergina stovi vietoje, jos impulsas lygus nuliui, nes greitis lygus nuliui (žr. kūno impulso formulę). Po to, kai tam tikru greičiu judantis berniukas susiduria su mergina, ji taip pat pradės judėti. Dabar jos kūnas įgauna pagreitį. Skaitinė reikšmė Merginos impulsas lygiai toks pat, kaip vaikino impulsas sumažėjo po susidūrimo.

Vienas kūnas, kurio masė 20 kg, juda greičiu, antrasis kūnas, kurio masė 4 kg, juda ta pačia kryptimi greičiu. Kokie yra kiekvieno kūno impulsai? Kodėl impulsas lygus sistemos?

Kūnų sistemos impulsas yra visų į sistemą įtrauktų kūnų momentų vektorinė suma. Mūsų pavyzdyje tai yra dviejų vektorių suma (kadangi nagrinėjami du kūnai), nukreiptų ta pačia kryptimi, todėl

Dabar apskaičiuokime kūnų sistemos impulsą pagal ankstesnį pavyzdį, jei antrasis kūnas juda priešinga kryptimi.

Kadangi kūnai juda priešingomis kryptimis, gauname daugiakrypčių impulsų vektorinę sumą. Skaitykite daugiau apie vektorinę sumą.

Svarbiausia prisiminti

1) Kas yra uždara kūnų sistema;
2) Impulso tvermės dėsnis ir jo taikymas

1. Kaip žinote, jėgos rezultatas priklauso nuo jos dydžio, taikymo taško ir krypties. Tikrai, nei daugiau jėgų, veikiantis kūną, todėl didesnis pagreitis tai įgyja. Pagreičio kryptis taip pat priklauso nuo jėgos krypties. Taigi, paspaudę nedidelę jėgą prie rankenos, galime nesunkiai atidaryti duris, tačiau jei tokią pat jėgą pritaikysime prie vyrių, ant kurių kabo durys, tada jų atidaryti gali nepavykti.

Eksperimentai ir stebėjimai rodo, kad jėgos (sąveikos) rezultatas priklauso ne tik nuo jėgos modulio, bet ir nuo jos veikimo laiko. Padarykime eksperimentą. Ant sriegio nuo trikojo pakabiname krovinį, prie kurio iš apačios pririšamas kitas siūlas (59 pav.). Jei staigiai trauksite apatinį siūlą, jis nutrūks, o apkrova liks kaboti ant viršutinio sriegio. Jei dabar lėtai trauksite apatinį siūlą, viršutinis siūlas nutrūks.

Jėgos impulsas yra vektorinis fizinis dydis, lygus produktui galios visą jos veikimo laiką F t .

Jėgos impulso SI vienetas yra niutonas antras (1 N s): [Ft] = 1 N s.

Jėgos impulso vektorius sutampa su jėgos vektoriumi.

2. Taip pat žinote, kad jėgos rezultatas priklauso nuo kūno masės, kurią ji veikia. Taigi, kuo didesnė kūno masė, tuo mažesnį pagreitį jis įgyja veikiamas ta pačia jėga.

Pažiūrėkime į pavyzdį. Įsivaizduokime, kad ant bėgių yra pakrauta platforma. Į jį atsitrenkia tam tikru greičiu judantis vežimas. Dėl susidūrimo platforma įgaus pagreitį ir pajudės tam tikru atstumu. Jei tuo pačiu greičiu judantis automobilis atsitrenks į lengvą vežimėlį, tai dėl sąveikos jis smarkiai pajudės ilgesnis atstumas nei pakrauta platforma.

Kitas pavyzdys. Tarkime, kad kulka prie taikinio artėja 2 m/s greičiu. Kulka greičiausiai atsimuš į taikinį, palikdama jame tik nedidelį įdubimą. Jei kulka skrenda 100 m/s greičiu, tada ji pramuš taikinį.

Taigi kūnų sąveikos rezultatas priklauso nuo jų masės ir judėjimo greičio.

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

Kūno impulso SI vienetas yra kilogramo metro per sekundę(1 kg m/s): [ p] = [m][v] = 1 kg 1 m/s = 1 kg m/s.

Kūno impulso kryptis sutampa su jo greičio kryptimi.

Impulsas yra santykinis dydis, jo reikšmė priklauso nuo atskaitos sistemos pasirinkimo. Tai suprantama, nes santykinis dydis yra greitis.

3. Išsiaiškinkime, kaip yra susiję jėgos impulsas ir kūno impulsas.

Pagal antrąjį Niutono dėsnį:

F = ma.

Į šią formulę pakeičiant pagreičio išraišką a= , gauname:

F= , arba
Ft = mv – mv 0 .

Kairėje lygties pusėje yra jėgos impulsas; dešinėje lygybės pusėje – skirtumas tarp galutinio ir pradinio kūno impulsai, t. e. kūno judesio pokytis.

Taigi,

jėgos impulsas lygus kūno judesio pokyčiui.

Tai kitokia antrojo Niutono dėsnio formuluotė. Niutonas būtent taip suformulavo.

4. Tarkime, kad du ant stalo judantys rutuliai susiduria. Bet kokie sąveikaujantys kūnai šiuo atveju formuojasi rutuliukai sistema. Tarp sistemos kūnų veikia jėgos: veikimo jėga F 1 ir priešpriešinė jėga F 2. Kartu ir veiksmo jėga F 1 pagal trečiąjį Niutono dėsnį yra lygus reakcijos jėgai F 2 ir yra nukreiptas priešais jį: F 1 = –F 2 .

Jėgos, kuriomis sistemos kūnai sąveikauja tarpusavyje, vadinamos vidinėmis jėgomis.

Be vidinių jėgų, sistemos kūnus veikia išorinės jėgos. Taigi, sąveikaujantys rutuliai yra pritraukiami prie Žemės ir juos veikia atramos reakcijos jėga. Šios jėgos šiuo atveju yra išorinės jėgos. Judėjimo metu rutuliai patiria oro pasipriešinimą ir trintį. Jie taip pat yra išorinės jėgos sistemos atžvilgiu, kuri šiuo atveju susideda iš dviejų rutulių.

Išorinės jėgos yra jėgos, veikiančios sistemos kūnus nuo kitų kūnų.

Apsvarstysime kūnų sistemą, kuriai nedaro įtakos išorinės jėgos.

Uždara sistema yra kūnų, kurie sąveikauja tarpusavyje ir nesąveikauja su kitais kūnais, sistema.

Tik uždaroje sistemoje vidines jėgas.

5. Panagrinėkime dviejų kūnų, sudarančių uždarą sistemą, sąveiką. Pirmojo kūno masė m 1, jo greitis prieš sąveiką v 01, po sąveikos v 1. Antrojo kūno masė m 2, jo greitis prieš sąveiką v 02, po sąveikos v 2 .

Jėgos, su kuriomis kūnai sąveikauja pagal trečiąjį dėsnį: F 1 = –F 2. Jėgų veikimo laikas yra vienodas, todėl

F 1 t = –F 2 t.

Kiekvienam kūnui rašome antrąjį Niutono dėsnį:

F 1 t = m 1 v 1 – m 1 v 01 , F 2 t = m 2 v 2 – m 2 v 02 .

Kadangi lygybių kairiosios pusės yra lygios, tai ir jų dešinės pusės yra lygios, t.y.

m 1 v 1 – m 1 v 01 = –(m 2 v 2 – m 2 v 02).

Pakeitę šią lygybę, gauname:

Kairėje lygties pusėje yra kūnų momentų suma prieš sąveiką, dešinėje - kūnų momentų suma po sąveikos. Kaip matyti iš šios lygybės, kiekvieno kūno impulsas sąveikos metu keitėsi, tačiau impulsų suma išliko nepakitusi.

Kūnų, sudarančių uždarą sistemą, momentų geometrinė suma išlieka pastovi bet kokiai šios sistemos kūnų sąveikai.

Tai yra impulso tvermės dėsnis.

6. Uždara kūnų sistema yra modelis tikroji sistema. Gamtoje nėra sistemų, kurių nepaveiktų išorinės jėgos. Tačiau daugeliu atvejų sąveikaujančių kūnų sistemos gali būti laikomos uždaromis. Tai įmanoma šiais atvejais: vidinės jėgos yra daug didesnės už išorines, sąveikos laikas trumpas, išorinės jėgos kompensuoja viena kitą. Be to, išorinių jėgų projekcija bet kuria kryptimi gali būti lygi nuliui, o tada sąveikaujančių kūnų impulsų projekcijoms į šią kryptį tenkinamas impulso išsaugojimo dėsnis.

7. Problemos sprendimo pavyzdys

Du geležinkelio platformos juda vienas prie kito 0,3 ir 0,2 m/s greičiu. Platformų masė atitinkamai 16 ir 48 tonos Kokiu greičiu ir kokia kryptimi judės platformos po automatinio sukabinimo?

ir taikykite jam impulso tvermės dėsnį.

m 1 v 01 + m 2 v 02 = (m 1 + m 2)v.

Projekcijose į ašį X galima parašyti:

m 1 v 01x + m 2 v 02x = (m 1 + m 2)v x.

Nes v 01x = v 01 ; v 02x = –v 02 ; v x = – v, Tai m 1 v 01 – m 2 v 02 = –(m 1 + m 2)v.

Kur v = – .

v= – = 0,75 m/s.

Po sukabinimo platformos judės ta kryptimi, kuria prieš sąveiką judėjo platforma, kurios masė didesnė.

Atsakymas: v= 0,75 m/s; nukreiptas didesne mase turinčio vežimėlio judėjimo kryptimi.

Savitikros klausimai

1. Kas yra kūno impulsas?

2. Kas vadinama jėgos impulsu?

3. Kaip yra susiję jėgos impulsas ir kūno judesio pokytis?

4. Kokia kūnų sistema vadinama uždara?

5. Suformuluokite impulso išsaugojimo dėsnį.

6. Kokios yra impulso tvermės dėsnio taikymo ribos?

17 užduotis

1. Koks yra 5 kg svorio kūno, judančio 20 m/s greičiu, impulsas?

2. Nustatykite 3 kg sveriančio kūno judesio pokytį per 5 s, veikiant 20 N jėgai.

3. Nustatykite 1,5 tonos masės automobilio, judančio 20 m/s greičiu, impulsą atskaitos sistemoje, susijusioje su: a) automobiliu, stovinčiu Žemės atžvilgiu; b) automobiliu, važiuojančiu ta pačia kryptimi tuo pačiu greičiu; c) automobiliu judant tuo pačiu greičiu, bet priešinga kryptimi.

4. 50 kg sveriantis berniukas iššoko iš stovinčios 100 kg sveriančios valties, esančios vandenyje netoli kranto. Kokiu greičiu valtis nutolo nuo kranto, jei berniuko greitis nukreiptas horizontaliai ir lygus 1 m/s?

5. 5 kg sveriantis sviedinys, skrisdamas horizontaliai, sprogo į dvi skeveldras. Koks yra sviedinio greitis, jei 2 kg sverianti skeveldra sprogimo metu įgavo 50 m/s, o antra 3 kg sverianti skeveldra – 40 m/s? Fragmentų greičiai nukreipti horizontaliai.

Instrukcijos

Raskite judančio kūno masę ir išmatuokite jo judėjimą. Po jo sąveikos su kitu kūnu tiriamo kūno greitis pasikeis. Šiuo atveju atimkite iš galutinio (po sąveikos) pradinis greitis ir padauginkite skirtumą iš kūno masės Δp=m∙(v2-v1). Momentinį greitį išmatuokite radaru, o kūno masę – skalėmis. Jei po sąveikos kūnas pradeda judėti priešinga kryptimi nei ta, kuria jis judėjo prieš sąveiką, tada galutinis greitis bus neigiamas. Jei teigiamas – padidėjo, jei neigiamas – sumažėjo.

Kadangi bet kurio kūno greičio pasikeitimo priežastis yra jėga, ji taip pat yra ir impulso pasikeitimo priežastis. Norint apskaičiuoti bet kurio kūno judesio pokytį, pakanka rasti tam tikru momentu šį kūną veikiančios jėgos impulsą. Naudodami dinamometrą išmatuokite jėgą, dėl kurios kūnas keičia greitį, suteikdamas jam pagreitį. Tuo pačiu metu chronometru išmatuokite laiką, per kurį ši jėga veikia kūną. Jei jėga priverčia kūną judėti, laikykite tai teigiamu, bet jei ji sulėtina jo judėjimą, laikykite tai neigiamą. Jėgos impulsas, lygus impulso pokyčiui, bus jėgos ir jos veikimo laiko sandauga Δp=F∙Δt.

Momentinio greičio nustatymas spidometru arba radaru Jei judančiame kūne yra spidometras (), tada momentinis greitis bus nuolat rodomas jo skalėje arba elektroniniame ekrane greitis V šiuo metu laiko. Stebint kūną su fiksuotas taškas(), siunčia į jį radaro signalą, akimirksniu greitis kūnai tam tikru laiko momentu.

Video tema

Jėga yra fizinis dydis, veikiantis kūną, kuris ypač suteikia jam tam tikrą pagreitį. Norėdami rasti pulsas stiprumo, reikia nustatyti impulso pokytį, t.y. pulsas bet pats kūnas.

Instrukcijos

Judėjimas materialus taškas poveikis kai kuriems stiprumo arba jėgos, suteikiančios jam pagreitį. Paraiškos rezultatas stiprumo tam tikra suma už tam tikrą sumą yra atitinkamas kiekis. Impulsas stiprumo jo veikimo matas per tam tikrą laikotarpį vadinamas: Pc = Fav ∆t, kur Fav – vidutinis stiprumas, veikiantis kūną ∆t – laiko intervalas.

Taigi, pulsas stiprumo lygus pokyčiams pulsas o kūnas: Pc = ∆Pt = m (v – v0), čia v0 – pradinis kūno greitis;

Gauta lygybė atspindi antrąjį Niutono dėsnį inercinė sistema nuoroda: materialaus taško funkcijos išvestinė laiko atžvilgiu lygi dydžiui nuolatinė jėga, veikiant jį: Fav ∆t = ∆Pt → Fav = dPt/dt.

Iš viso pulsas kelių kūnų sistema gali keistis tik veikiama išorinių jėgų, o jos vertė yra tiesiogiai proporcinga jų sumai. Šis teiginys yra antrojo ir trečiojo Niutono dėsnių pasekmė. Tegul yra trys sąveikaujantys kūnai, tai tiesa: Pс1 + Pc2 + Pc3 = ∆Pт1 + ∆Pт2 + ∆Pт3, kur Pci – pulsas stiprumo, veikiantis kūną i;Pтi – pulsas kūnai i.

Ši lygybė rodo, kad jei išorinių jėgų suma lygi nuliui, tada bendra pulsas uždara kūnų sistema visada yra pastovi, nepaisant to, kad vidinė stiprumo jų pulsas s. Šis principas yra išsaugojimo dėsnis pulsas A. Reikia atsižvelgti į tai mes kalbame apie apie vektorinę sumą.