Vücut dürtüsü. İmpuls kuvveti

Bu dersimizde korunum yasalarından bahsedeceğiz. Korunum yasaları mekanik problemleri çözmek için güçlü bir araçtır. Bunlar uzayın iç simetrisinin bir sonucudur. İnceleyeceğimiz ilk korunan büyüklük momentumdur. Bu dersimizde bir cismin momentumunu tanımlayacağız ve bu nicelikteki değişimi cisme etki eden kuvvetle ilişkilendireceğiz.

Korunum yasaları mekanik problemleri çözmek için çok güçlü bir araçtır. Dinamik denklemlerin çözülmesi zor veya imkansız olduğunda kullanılırlar. Koruma yasaları doğa yasalarının doğrudan bir sonucudur. Her korunum yasasının doğadaki bir çeşit simetriye karşılık geldiği ortaya çıktı. Örneğin enerjinin korunumu yasası zamanın homojen olması nedeniyle, momentumun korunumu yasası ise uzayın homojen olması nedeniyle ortaya çıkar. Üstelik nükleer fizikte bir sistemin karmaşık simetrileri, tuhaflık ve güzellik gibi ölçülemeyen ancak korunduğu bilinen nicelikler üretir.

Newton'un ikinci yasasını vektör biçiminde ele alalım:

İvmenin hızın değişim oranı olduğunu unutmayın:

Şimdi bu ifadeyi Newton'un ikinci yasasına koyarsak ve sol ve sağ tarafları ile çarparsak, şunu elde ederiz:

Şimdi momentum adını vereceğimiz belirli bir niceliği tanıtalım ve Newton'un ikinci yasasını impuls formunda elde edelim:

Eşittir işaretinin solundaki miktara kuvvetin itici gücü denir. Böylece,

Cismin momentumundaki değişim kuvvetin itkisine eşittir.

Newton ünlü ikinci yasasını tam olarak bu biçimde yazdı. Newton'un ikinci yasasının bu biçimde daha genel olduğuna dikkat edin, çünkü bir kuvvet yalnızca cismin hızı değiştiğinde değil, aynı zamanda cismin kütlesi değiştiğinde de bir süre cisme etki eder. Böyle bir denklem kullanarak, örneğin, roketin kalkış sırasında kütlesi değiştiği için, bir roketin kalkışına etki eden kuvveti bulmak kolaydır. Bu denkleme Meshchersky denklemi veya Tsiolkovsky denklemi denir.

Getirdiğimiz değere daha yakından bakalım. Bu miktara genellikle cismin momentumu denir. Bu yüzden,

Bir cismin momentumu, cismin kütlesi ile hızının çarpımına eşit olan fiziksel bir niceliktir.

Momentum, SI birimleri cinsinden metre başına kilogram cinsinden saniyeye bölünerek ölçülür:

Momentum biçimindeki Newton'un ikinci yasasından momentumun korunumu yasası çıkar. Nitekim cisme etki eden kuvvetlerin toplamı sıfıra eşitse, cismin momentumundaki değişim de sıfıra eşit olur, yani cismin momentumu sabit kalır.

Momentumun korunumu yasasının uygulanmasını örneklerle ele alalım. Böylece top duvara momentumla çarpıyor (Şekil 1). Topun momentumu değişir ve top momentumla farklı bir yöne doğru sıçrar. Çarpmadan önce normale olan açı eşitse, çarpmadan sonra genel olarak konuşursak bu açı farklı olabilir. Bununla birlikte, eğer top sadece duvara dik yönde normal bir basınç kuvveti ile duvardan etkileniyorsa, bu durumda itmenin bileşeni duvara dik yönde değişir. Çarpmadan önce eşitse, çarpmadan sonra da eşit olacak ve duvar boyunca momentum bileşeni değişmeyecektir. Çarpma sonrası darbenin büyüklüğünün çarpma öncesindeki darbeye eşit olduğu ve normale belli bir açıyla yönlendirildiği sonucuna varıyoruz.

Pirinç. 1. Top duvardan sekiyor

Topa etki eden yerçekimi kuvvetinin, duvar boyunca yönlendirildiği için sonucu hiçbir şekilde etkilemeyeceğini unutmayın. Cismin momentum modülünün korunduğu ve geliş açısının yansıma açısına eşit olduğu böyle bir darbeye mutlak elastik denir. Gerçek bir durumda, darbenin esnek olmadığı durumlarda yansıma açısının farklı olabileceğini unutmayın (Şekil 2).

Pirinç. 2. Top elastik olarak zıplamıyor

Sürtünme veya direnç gibi enerji tüketen kuvvetler topa etki ederse darbe elastik olmayacaktır.

Böylece bu derste momentum kavramı, momentumun korunumu yasası ve Newton'un itme biçiminde yazılmış ikinci yasasıyla tanıştırıldınız. Ek olarak, bir duvardan mükemmel bir şekilde elastik olarak seken bir top problemini de düşündünüz.

Referanslar

1. G. Ya Myakishev, B. B. Bukhovtsev, N. N. Sotsky. Fizik 10. - Yüksek Lisans: Eğitim, 2008.
2. A. P. Rymkevich. Fizik. Sorun kitabı 10-11. - M.: Bustard, 2006.
3. O.Ya. Fizik problemleri. - M.: Nauka, 1988.
4. A.V. Peryshkin, V.V. Krauklis. Fizik dersi. T. 1. - M.: Devlet. Öğretmen ed. dk. RSFSR'nin eğitimi, 1957.

Soru: Bir top duvara tamamen esnek bir şekilde çarptığında geliş açısının yansıma açısına eşit olduğunu bulduk. Aynı yasa ışının aynadaki yansıması için de geçerlidir. Bu nasıl açıklanır?

Cevap: Bu çok basit bir şekilde açıklanmaktadır: Işık, aynaya elastik bir şekilde çarpan bir parçacık akışı - fotonlar olarak düşünülebilir. Buna göre bir fotonun düştüğü andaki geliş açısı yansıma açısına eşittir.

Soru: Uçaklar uçarken bir pervane tarafından havadan uzaklaştırılır. Bir roket uçarken neyi iter?

Cevap: Roket itmez, roket jet itişinin etkisi altında hareket eder. Bu, yakıt parçacıklarının roket nozulundan yüksek hızda uçması nedeniyle elde edilir.

BİR CİSİNİN MOMENTUMU, bir cismin kütlesi ile hızının çarpımına eşit bir vektör miktarıdır:

SI sistemindeki dürtü birimi, 1 m/s hızla hareket eden 1 kg ağırlığındaki bir cismin darbesi olarak alınır. Bu birime SANİYEDE KİLOGRAM-METRE (kg) denir. . m/s).

BU SİSTEMİN PARÇASI OLMAYAN DİĞER BEDENLERLE ETKİLEŞİME GEÇMEYEN BEDENLERDEN oluşan SİSTEM KAPALI OLARAK DİLİR.

Kapalı bir cisimler sisteminde, momentum için korunum yasası sağlanır.

KAPALI BİR CİSİM SİSTEMİNDE, CİHAZ MOMENTALARININ GEOMETRİK TOPLAMI, BU SİSTEMİN CİSİMLERİNİN ARASINDAKİ HERHANGİ BİR ETKİLEŞİMİ İÇİN SABİT KALIR.

Reaktif hareket momentumun korunumu yasasına dayanır. Yakıt yandığında, yüksek sıcaklığa kadar ısıtılan gazlar roket nozulundan belirli bir hızla dışarı atılır. Aynı zamanda roketle etkileşime giriyorlar. Motor çalışmaya başlamadan önce darbelerin toplamı

burada M roketin kütlesidir; V - roket hızı;

m yayılan gazların kütlesidir; v - gaz akış hızı.

Buradan roket hızının ifadesini elde ederiz:

Jet motorunun temel özelliği, hareket etmek için etkileşime girebileceği bir ortama ihtiyaç duymamasıdır. Bu nedenle havasız uzayda hareket edebilen tek araç rokettir.

Büyük Rus bilim adamı ve mucit Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky, uzay araştırmalarında roket kullanma olasılığını kanıtladı. Roket için bir tasarım şeması geliştirdi ve gerekli yakıt bileşenlerini buldu. Tsiolkovsky'nin çalışmaları ilk uzay gemilerinin yaratılmasının temelini oluşturdu.

Dünyanın ilk yapay Dünya uydusu 4 Ekim 1957'de ülkemizde fırlatıldı ve 12 Nisan 1961'de Yuri Alekseevich Gagarin Dünya'nın ilk kozmonotu oldu. Şu anda uzay aracı güneş sisteminin diğer gezegenlerini, kuyruklu yıldızları ve asteroitleri araştırıyor. Amerikalı astronotlar Ay'a indi ve Mars'a insanlı bir uçuş hazırlanıyor. Bilimsel keşif gezileri uzun süredir yörüngede yapılıyor. Yeniden kullanılabilir uzay aracı "Shuttle" ve "Challenger" (ABD), "Buran" (Rusya) geliştirildi, farklı ülkelerden bilim adamlarının birlikte çalışacağı Dünya yörüngesinde "Alfa" bilimsel istasyonunun oluşturulması için çalışmalar sürüyor.

Jet tahriki bazı canlı organizmalar tarafından da kullanılmaktadır. Örneğin kalamar ve ahtapotlar hareketlerinin tersi yönde su püskürterek hareket ederler.

4/2. “Moleküler Fizik” konulu deneysel görev: sıcaklık ve hacimdeki değişikliklerle hava basıncındaki değişiklikleri gözlemlemek.

Oluklu silindiri bir manometreye bağlayın ve silindirin içindeki basıncı ölçün.

10. Sınıf. DERS: Nabız. Momentumun korunumu kanunu. Jet hareketi.

Dersin amacı: “Dürtü” konusundaki yeni eğitim bilgilerinin farkındalığı ve anlaşılması için koşullar yaratın. Momentumun korunumu yasası.”
Görevler
Eğitici: maddi bir noktanın momentumu kavramını vermek; kuvvet itkisi; “kapalı fiziksel sistem” kavramını tanımlamak; momentumun korunumu yasasını formüle etmek; bunun pratik uygulamasını göstermek; momentumun korunumu yasasını kullanma becerisini geliştirmek;
Eğitici: Öğrencilerde yetkin fiziksel konuşma ve düşünmenin gelişimini teşvik etmek (genelleme ve sistemleştirme, analojiler oluşturma yeteneği); konuya ilgi geliştirmek, bilgi ihtiyacı;
Eğitici: Vatansever eğitimi, sorumluluk eğitimini, verimliliği ve bağımsızlığı teşvik etmek.
Ders türü: birleştirildi.
Yöntem: açıklayıcı - açıklayıcı.

UUD oluşumunun planlanan sonuçları.

1)İletişim UUD'si:

Sorulan soruyu cevaplama ve tartışma yeteneğinin oluşumu. Küçük gruplar halinde (çiftler halinde) çalışma yeteneğini geliştirmek

2) Bilişsel UUD:

3)Düzenleyici UUD:

Başarılarınızı yeterince değerlendirin.

Ortaya çıkan zorlukların farkına varın, nedenlerini ve bunların üstesinden gelmenin yollarını arayın.

4)Kişisel UUD:

Eğitim faaliyetlerini yürütme arzusunu oluşturmak.

Yurttaşlık vatanseverliği, Anavatan sevgisi ve kendi ülkesinde gurur duygusu oluşturmak;

DERS İLERLEMESİ 1.Org. An 2. Dersin amacının beyanı. Mesaj öğrenci tarafından yapılmıştır. Eski Yunanlılar Dünya yüzeyini terk edip gökyüzüne yükselmeyi hayal ediyorlardı. Balmumu yapıştırılmış kanatlarıyla Güneş'e uçan İkarus'un efsanesi günümüze kadar gelmiştir ancak balmumu erimiş ve cesur adam denize düşmüştür. Efsanelerden bilimsel projelere yüzyıllar geçti.
Bir bilim adamı ve devrimci olan N.I. Kibalchich (1853-1881), Rus bilim tarihinde parlak bir sayfa yazdı. Peter ve Paul Kalesi'nin idam sırasından İmparator II. Alexander Kibalchich'in öldürülmesine katılmaktan mahkum olan, idamından 10 gün önce, icadının bir açıklamasını hapishane idaresine sundu. Ancak çarlık yetkilileri bu projeyi dikkate almadı.
K.E. Tsiolkovsky'nin çağdaşı Jules Verne, o zamanın tüm teknik yeniliklerini takip etti. Roketlerin uzun süredir bilinmesine rağmen, yazar gemisini topla Ay'a gönderdi ("Toptan Ay'a", 1867). Ve bilim adamlarının hiçbiri uzaya uçuşlar için jet itiş prensibini kullanmayı düşünmedi.
20. yüzyılın eşiğinde. Uzaya giden yol, Kaluga'lı bir bilim adamı-hayalperest olan K.E. Tsiolkovsky (1857-1935) tarafından gösterildi. Roketin sadece bir oyuncak, eğlence, havai fişek değil, aynı zamanda kişinin “Evrenin vatandaşı” olmasını sağlayacak bir aparatı ilk gören oydu. Tsiolkovsky'nin uzay uçuşu hakkındaki fikirleri o kadar cesur ve orijinaldi ki çağdaşları bunları bir ütopya olarak değerlendirdi ve hiç kimse onun "Jet Aletleriyle Dünya Uzaylarını Keşfetmek" (1903) adlı çalışmasını takdir edemedi. Devrimler ve savaşlar geçti ve ülkemizde roket motorları sorununa ilgi artmaya başladı.
1921'de dumansız barut kullanan roketler geliştirmek için bir geliştirme laboratuvarı kuruldu.
17 Ağustos 1933'te Moskova yakınlarındaki Nakhabino'da F.P Korolev tarafından geliştirilen GIDR-09 sıvı yakıtlı roketin ilk başarılı lansmanı gerçekleştirildi. Birkaç yıl boyunca Sergei Pavlovich Korolev, Samara şehrindeki İlerleme fabrikasında çalıştı. Öğretmen: Bugün hangi hareketten bahsedeceğiz? Cevap: Reaktif hakkında. Öğretmen : Tepkisel hareketin ilkelerini anlamak için, yeni bir fiziksel niceliğe (bir bedenin momentumu) ve fizik yasasına, momentumun korunumu yasasına aşina olmanız gerekir. Dersin konusunu yazın.

3.Yeni bir konu öğrenmek

A) Beden dürtüsü kavramı.

Öğretmen: Hareket eden bir mermiyi durdurmak zor mu? Evet çünkü hızlı uçuyor. Hareket halindeki bir kamyonu durdurmak zor mu? Evet, çünkü ağırdır. Ya kurşun daha da hızlı uçarsa? Durdurmak daha da zordur ve iki kat daha büyük bir kamyonu durdurmak da daha zordur.

Hareket eden bir cismi durdurmanın ne kadar zor olduğunun ölçüsüne cismin hareket miktarı veya momentumu denir.

Maddi bir noktanın momentumu nedir?

Solda adı verilen yeni bir fiziksel nicelikte bir değişiklik var.

maddi bir noktanın itici gücü.

Bir noktanın kütlesi ile hızının çarpımına eşit olan değer

maddi bir noktanın momentumu denir.

Latince'den tercüme edilmiştir: dürtü - itme. Dürtü kavramı

Descartes, 17. yüzyılda bunu ilk kez ortaya koyan kişi olmasına rağmen

"hareket miktarı"

Nabzı belirle - p=mV

p bir vektör miktarıdır.

İmpuls, noktanın hız vektörü ile aynı doğrultudadır.

İmpuls ölçülür p= (kg m/s)/

1 kg ağırlığındaki bir cisim 1 m/s hızla hareket ediyorsa bu şu anlama gelir:

dürtü 1 kg m/s'ye eşittir.

Bir cismin her zaman momentumu var mıdır?

Her zaman değil: Eğer cismin hızı sıfırsa veya cismin kütlesi

Kütlesi olan her hareket eden cismin momentumu vardır.

200 m/s hızla hareket eden 9 g ağırlığındaki bir merminin ve 8 m/s hızla hareket eden 20.000 kg ağırlığındaki bir kamyonun momentumunu hesaplayalım (öğretmen tahtada hesaplar, öğrenciler defterlerde)

Farklı kütlelerdeki cisimler aynı momentuma sahip olabilir mi?

Eğer 1 cismin kütlesi 2 cismin kütlesinden ve 1 cismin hızından azsa bunu yapabilirler.

2. cismin hızı ile bu cisimlerin hızı aynı sayıda olacaktır

tek yöne yönlendirilecek çünkü Momentum vektörel bir büyüklüktür.

Ekrana dikkat ("Dürtü" Parçası)

Konsolidasyonun genelleştirilmesi:

1. Dürtü nasıl belirlenir?

2.Dürtü nasıl yönlendirilir?

3. Roketin momentumunu hesaplayın (kendiniz)

B) Kuvvet darbesi kavramı:

Öğretmen:Bir noktaya etki eden kuvvetin çarpımına eşit bir değer ve

zamana kuvvet darbesi denir.

Bir noktaya etki eden kuvvetin itkisi, itkideki değişime eşittir

puan. → → →

Bilginin birincil konsolidasyonu:

Deney 2 (ekranda)

Eşit kütleli iki top iplere asılıyor. İlk top reddedildi

belli bir açıya getirilir ve serbest bırakılır. İkinciyle etkileşime girerken

top aynı açıyla saptı ve ilki durdu.

İlk topun ilk momentumu hakkında ne söyleyebilirsiniz?

ve saniyenin son dürtüsü?

Onlar aynı.

B) Momentumun korunumu kanunu.

Öğretmen: Momentumun ilginç bir korunum özelliği var.

Ancak momentumun korunumu yasası yalnızca

kapalı sistem.

Bir ders kitabında kapalı sistemin ne olduğuna dair bir tanım bulalım. Eğer hareket ediyorlarsa, cisimlerden oluşan bir sisteme kapalı sistem denir

Sadece sistemin iç kuvvetleri.

Sistemin cisimlerinin birbirleriyle etkileşime girdiği kuvvetler

sistemin iç kuvvetleridir.

Kütleleri m1 ve m2 olan iki cisim düşünün, ilk cisim ikinciyi yakalar,

birinci cismin hızı ikinci cismin hızından daha büyüktür. Bedenler

birbirleriyle etkileşime geçin. Hiçbir dış güç yoktur.

Bir film parçasını izlemek: (momentumun korunumu yasası)

Filmle ilgili sorular:

Etkileşimden sonra hareketsiz kalan bir cismin momentumu olabilir mi?

ikinci cismin başlangıç ​​momentumundan daha mı büyük?

Hayır, momentumun korunumu yasasına göre sistemin momentumu sabittir.

Momentumun korunumu yasası, jet itişinin incelenmesi için büyük önem taşımaktadır.
Öğretmen öğrencilerden ders kitabındaki tanımını bulmalarını ister. Reaktif hareket, bir cismin herhangi bir kısmının vücuttan belirli bir hızla ayrılmasıyla ortaya çıkan hareketi olarak anlaşılmaktadır. Sonuç olarak, vücudun kendisi zıt yönde bir dürtü kazanır. Lastik bir çocuk balonunu deliklerini bağlamadan şişirin ve ellerinizden kurtarın. Ne olacak? Neden? Topun hareketi jet hareketine bir örnektir. Balonun içindeki hava, kabuk üzerinde her yönde basınç oluşturur. Toptaki delik bağlı değilse, kabuğun kendisi ters yönde hareket ederken hava ondan kaçmaya başlayacaktır. Bu, momentumun korunumu yasasından kaynaklanmaktadır: etkileşimden önce topun momentumu sıfırdır, etkileşimden sonra eşit büyüklükte ve zıt yönde dürtüler elde etmeleri gerekir, yani zıt yönlerde hareket etmelidir.

D) Öğrencinin jet tahriki hakkındaki mesajı.

Jet tahriki insanlar tarafından uzun süredir kullanılmaktadır. Festival havai fişek gösterisi sırasında, çok az kişi böyle bir güzelliğin jet itiş gücü olmadan imkansız olduğunu düşünüyor. İlk barutlu havai fişekler ve işaret fişekleri 10. yüzyılda Çin'de kullanıldı. Jet tahriki uzun süredir hayatımızda yerleşmiştir ve modern teknolojide (uzay, askeri ve ulaşım) büyük bir yer tutmaktadır. Sporda silah tasarlarken jet hareketinin (geri tepme) belirtileri dikkate alınmalıdır: kaykay yaparken ve paten yaparken, atış yaparken vb.
Geri tepme – namlunun veya silahın bir bütün olarak toz gazların basıncı altında silahın veya silahın tabanına doğru hareketi. Geri tepme, silahın atış yönünün tersine hareket etmesine neden olur ve silahın desteği olan atıcının omzuna baskı uygular. Başlangıç ​​hızı ne kadar büyük olursa, merminin kütlesi ve silahın kütlesi ne kadar küçük olursa, geri tepme de o kadar büyük olur. Geri tepme olgusu, bir tekneden suya dalış yaparken veya bir tekneden kıyıya atlarken, kaykaydan atlarken vb. Gözlenir. Tekerlekli paten üzerinde dururken topu ileri doğru atarsanız, geri dönersiniz. İki topu aynı anda fırlatırken elde edilen hız artar ve geri alma aralığı artar. Geri tepmenin sonucu, ayıran cismin veya maddenin kütlesine ve hızına bağlıdır. Gözlenen olay momentumun korunumu yasasıyla tamamen tutarlıdır. Ruhtaki ihsan etme olgusunu gözlemliyoruz. Yüksek basınçla duş daha fazla sapar. Güçlü bir yangın hortumu kullanıldığında önemli bir geri tepme meydana gelir. Jet hareketi ahtapotların, kalamarların, mürekkep balıklarının ve denizanalarının karakteristik özelliğidir. İstisnasız hepsi, yüzmek için atılan su akışının reaksiyonunu (geri tepmesini) kullanır. Kalamar, okyanus derinliklerinin en büyük omurgasız sakinidir. Jet tahrik prensibine göre hareket eder, suyu emer ve ardından onu muazzam bir kuvvetle özel bir delikten - bir "huni" içinden iter ve yüksek hızda (yaklaşık 70 km / s) geriye doğru iter. Aynı zamanda, kalamarın on dokunaçının tümü başının üzerinde bir düğüm halinde toplanır ve aerodinamik bir şekil alır. Jet itiş gücünün örnekleri, insanların ona "Deli salatalık" dediği şekilde de bulunabilir. dikenli sazan, Bu, balkabağı ailesinin yıllık süs bitkisidir. Deli salatalık esas olarak Karadeniz bölgesinde, kıyılarda dağıtılır ve neredeyse tüm Güneydoğu Avrupa'da bulunur. - özellikle yanlışlıkla hayvanlara, bir kişinin ayağına veya eline dokunduğunda - hızlı, keskin bir şekilde kopabilir, saptan sekebilir, önemli bir basınç altında çok sayıda tohumu kuvvetli bir şekilde fırlatabilir ve bu da birkaç metrelik oldukça önemli bir mesafeye uçabilir.
Jet tahrik prensibi havacılık ve uzay bilimlerinde kullanılmaktadır. Uzayda bir cismin etkileşime girebileceği ve dolayısıyla hızının yönünü ve büyüklüğünü değiştirebileceği bir ortam yoktur. Bu nedenle uzay uçuşlarında yalnızca roketler kullanılabilir.

D) Öğretmenin roketin hareketi hakkındaki hikayesi.

Her roket iki cisimden oluşan bir sistemdir. Bir kabuk ve içerdiği yakıttan oluşur. Kabuk, bir ucu kapalı ve diğer ucu açık olan bir boru şeklindedir ve özel olarak şekillendirilmiş bir deliğe sahip boru şeklinde bir ağızlık - bir jet nozülü ile donatılmıştır. Bir roket fırlatıldığında yakıt yakılır ve yüksek basınçlı, yüksek sıcaklıktaki bir gaza dönüştürülür. Yüksek basınç nedeniyle bu gaz roket nozulundan yüksek hızda kaçar. Roketin kabuğu ters yöne doğru koşuyor.

Fırlatılan gazların momentumu m g υ g'ye eşitse ve roketin momentumu m r υ r ise, o zaman momentumun korunumu yasasından: M R υ R = M G υ G .

υ R = Bu nedenle, gaz çıkış hızı υg ne kadar büyükse ve oran ne kadar büyükse, roketin hızı da o kadar büyük olur. Bu formül, gazın roketten anında atıldığı varsayımıyla elde edilmiştir. Aslında hemen değil, yavaş yavaş akıyor. Bu nedenle roketin hızına ilişkin gerçek formül, bizim türettiğimizden biraz farklıdır. İlk kez roket hızının kesin formülü K.E. Tsiolkovsky ve bu nedenle onun adını taşıyor. Tsiolkovsky formülü kullanılarak yapılan hesaplamalara göre, bir rokete gaz çıkış hızını yalnızca birkaç kat aşan bir hız kazandırmak için, roketin başlangıç ​​​​kütlesinin (yakıt dahil) sonuncuyu (“kuru”) aşması gerekir. ) onlarca kez kütle. Bu nedenle, fırlatma sırasında roketin tüm kütlesindeki aslan payı, çalışma sıvısının (yakıt) kütlesi olmalıdır. Modern üretim teknolojileri, hızların 8 - 12 km/s'yi aşmasına izin veremez.

4. Birincil bilgi testi: fiziksel dikte.

Konu: “Dürtü. Momentumun korunumu kanunu."

1. Kütlesi m 2 kg olan bir cisim 2 m/s hızla hareket etmektedir. Vücudun momentumu nedir? (4)

2.Bir kuvvetin etki zamanıyla çarpımına eşit olan fiziksel niceliğin adı nedir? (kuvvet dürtüsü)

3. Vücudun dürtülerinin yönü nedir?

4.Jet tahrikinin varlığı hangi yasaya dayanmaktadır?

5. Jet tahrikine bir örnek verin?

5. Dersi özetlemek. Fiziksel dikte için derecelendirme.

Soruları sözlü olarak yanıtlayın:

1.hangi fiziksel miktarı incelediniz?

2.Hangi kanunu okudunuz?

3.Hangi sistemi tanıdınız?

Öğrenciler için ders kartı.__________________________________________________________________________

Kuvvet dürtüsü ve vücut dürtüsü

Gösterildiği gibi Newton'un ikinci yasası şu şekilde yazılabilir:

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

Kuvvetin ve etki zamanının çarpımına eşit olan Ft vektör miktarına denir. kuvvet dürtüsü. Bir cismin kütlesi ile hızının çarpımına eşit olan p=mv vektör miktarına denir. vücut dürtüsü.

SI'da itme birimi, 1 m/s hızla hareket eden 1 kg ağırlığındaki bir cismin itme kuvveti olarak alınır; İtki birimi saniyede kilogrammetredir (1 kg m/s).

Dp cisminin momentumundaki t zamanı içindeki değişim, bu süre zarfında cismin üzerine etki eden Ft kuvvetinin itkisine eşittir.

Momentum kavramı fiziğin temel kavramlarından biridir. Bir cismin momentumu, belirli koşullar altında değerini değişmeden koruyabilen niceliklerden biridir.(ancak modül ve yönde).

Kapalı döngü sisteminin toplam momentumunun korunumu

Kapalı sistem Bu grubun parçası olmayan başka herhangi bir organla etkileşime girmeyen bir grup organa denir. Kapalı bir sistemde yer alan cisimler arasındaki etkileşim kuvvetlerine denir. dahili. (İç kuvvetler genellikle f harfiyle gösterilir).

Kapalı bir sistem içindeki cisimlerin etkileşimini ele alalım. Farklı maddelerden yapılmış (yani farklı kütlelere sahip) aynı çaptaki iki topun tamamen pürüzsüz bir yatay yüzey boyunca yuvarlanmasına ve birbiriyle çarpışmasına izin verin. Merkezi ve mutlak elastik olarak değerlendireceğimiz bir çarpışma sırasında topların hızları ve itkileri değişir. Birinci topun kütlesi m 1, çarpmadan önceki hızı V 1 ve çarpmadan sonraki hızı V 1" olsun; ikinci topun kütlesi m 2, çarpmadan önceki hızı v 2, çarpmadan sonraki hızı v 2" olsun. Newton'un üçüncü yasasına göre, toplar arasındaki etkileşim kuvvetleri eşit büyüklükte ve zıt yöndedir; f 1 = -f 2 .

Newton'un ikinci yasasına göre, topların çarpışması sonucu impulslarındaki değişiklik, aralarındaki etkileşim kuvvetlerinin impulslarına eşittir, yani.

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)

burada t topların etkileşim süresidir.
(3.1) ve (3.2) ifadelerini terim terim topladığımızda şunu buluruz:

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

Buradan,

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

ya da başka

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

p 1 "+p 2 "=p" ve p 1 +p 2 =p'yi gösterelim.
Sisteme dahil olan tüm cisimlerin momentumlarının vektör toplamına denir. bu sistemin tam gücü. (3.3)'ten p"=p, yani p"-p=D p=0 olduğu açıktır, dolayısıyla,

p=p 1 +p 2 =sabit.

Formül (3.4) ifade eder kapalı bir sistemde momentumun korunumu yasası aşağıdaki gibi formüle edilmiştir: Kapalı bir cisimler sisteminin toplam momentumu, bu sistemin cisimlerinin birbirleriyle herhangi bir etkileşimi sırasında sabit kalır.
Başka bir deyişle, iç kuvvetler sistemin toplam momentumunu büyüklük veya yön olarak değiştiremez.

Açık döngü sisteminin toplam momentumundaki değişim

Yalnızca birbirleriyle değil, aynı zamanda bu grubun parçası olmayan bedenlerle de etkileşime giren vücut grubuna denir. açık sistem. Bu sisteme dahil olmayan cisimlerin belirli bir sistemin cisimleri üzerinde etkili olduğu kuvvetlere dış denir (genellikle dış kuvvetler F harfiyle gösterilir).

Açık bir sistemdeki iki cismin etkileşimini ele alalım. Bu cisimlerin dürtülerindeki değişiklikler hem iç kuvvetlerin etkisi altında hem de dış kuvvetlerin etkisi altında meydana gelir.

Newton'un ikinci yasasına göre, birinci ve ikinci cisimler için incelenen cisimlerin momentumlarındaki değişiklikler:

D р 1 =f 1 t+F 1 t (3,5)

D р 2 =f 2 t+F 2 t (3,6)

burada t dış ve iç kuvvetlerin etki zamanıdır.
(3.5) ve (3.6) ifadelerini terim terim topladığımızda şunu buluruz:

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

Bu formülde p=p 1 +p 2 sistemin toplam itişidir, f 1 +f 2 =0 (Newton'un üçüncü yasasına göre (f 1 = -f 2), F 1 +F 2 =F şu şekildedir: Bu sistemin cisimlerine etki eden tüm dış kuvvetlerin bileşkesi yukarıdakiler dikkate alındığında formül (3.7) formunu alır.

D р=Ft. (3.8)

(3.8)'den açıkça görülmektedir ki Sistemin toplam momentumu yalnızca dış kuvvetlerin etkisi altında değişir. Sistem kapalıysa, yani F=0 ise D р=0 ve dolayısıyla р=const olur. Dolayısıyla formül (3.4), sistemin toplam momentumunun hangi koşullar altında korunduğunu ve hangi koşullar altında değiştiğini gösteren formül (3.8)'in özel bir halidir.

Jet tahriki.
Tsiolkovsky'nin çalışmalarının astronotik açısından önemi

Bir cismin kütlesinin bir kısmının kendisinden belirli bir hızla ayrılması sonucu ortaya çıkan hareketine denir. reaktif.

Belirli bir sistemin dışındaki kuvvetlerin varlığı olmadan, yani belirli bir sistemin cisimlerinin çevre ile etkileşimi olmadan, reaktif hariç tüm hareket türleri imkansızdır ve Jet tahrikini elde etmek için vücudun çevreyle herhangi bir etkileşimine gerek yoktur. Başlangıçta sistem hareketsizdir, yani toplam momentumu sıfırdır. Kütlesinin bir kısmı belirli bir hızla sistemden atılmaya başladığında, (kapalı bir sistemin toplam momentumu momentumun korunumu yasasına göre değişmeden kalması gerektiğinden) sistem ters yönde bir hız alır. yön. Aslında, m 1 v 1 +m 2 v 2 =0 olduğundan, m 1 v 1 =-m 2 v 2, yani.

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

Bu formülden, m2 kütleli bir sistem tarafından elde edilen v2 hızının, fırlatılan m1 kütlesine ve bunun fırlatılma hızına (v1) bağlı olduğu sonucu çıkar.

Kaçan sıcak gazların jetinin reaksiyonundan kaynaklanan çekiş kuvvetinin doğrudan gövdesine uygulandığı bir ısı motoruna reaktif motor denir. Diğer araçların aksine jet motorlu bir cihaz uzayda hareket edebilir.

Uzay uçuşu teorisinin kurucusu seçkin Rus bilim adamı Tsiolkovsky'dir (1857 - 1935). Jet itiş teorisinin genel prensiplerini verdi, jet uçaklarının temel prensiplerini ve tasarımlarını geliştirdi ve gezegenler arası uçuşlar için çok aşamalı roket kullanmanın gerekliliğini kanıtladı. Tsiolkovsky'nin fikirleri, yapay Dünya uydularının ve uzay araçlarının inşası sırasında SSCB'de başarıyla uygulandı.

Pratik kozmonotiğin kurucusu Sovyet bilim adamı Akademisyen Korolev'dir (1906 - 1966). Onun liderliğinde dünyanın ilk yapay Dünya uydusu yaratılıp fırlatıldı ve insanlık tarihinde ilk insanın uzaya uçuşu gerçekleşti. Dünyadaki ilk kozmonot Sovyet adamı Yu.A.'ydı. Gagarin (1934 - 1968).

Kendini kontrol etmeye yönelik sorular:

• Newton'un ikinci yasası itki biçiminde nasıl yazılır?
• Kuvvet darbesi ne denir? vücut dürtüsü?
• Hangi vücut sistemine kapalı denir?
• Hangi kuvvetlere iç denir?
• Kapalı bir sistemdeki iki cismin etkileşimi örneğini kullanarak momentumun korunumu yasasının nasıl kurulduğunu gösterin. Nasıl formüle edilir?
• Bir sistemin toplam momentumu nedir?
• İç kuvvetler bir sistemin toplam momentumunu değiştirebilir mi?
• Hangi vücut sistemine kapalı denir?
• Hangi kuvvetlere dış denir?
• Sistemin toplam momentumunun hangi koşullar altında değiştiğini ve hangi koşullar altında korunduğunu gösteren bir formül oluşturun.
• Ne tür bir harekete reaktif denir?
• Hareket eden bir cismin çevreyle etkileşimi olmadan gerçekleşebilir mi?
• Jet tahriki hangi yasaya dayanmaktadır?
• Tsiolkovsky'nin çalışmalarının astronotik açısından önemi nedir?