Закон збереження імпульсу реактивного руху. Імпульс тіла

При взаємодії тіл, імпульс одного тіла може частково або повністю передаватися іншому тілу. Якщо систему тіл не діють зовнішні сили з боку інших тіл, то така система називається замкненою.

У замкнутій системі векторна сума імпульсів всіх тіл, що входять до системи, залишається постійною за будь-яких взаємодій тіл цієї системи між собою.

Цей фундаментальний закон природи називається законом збереження імпульсу . Він є наслідком другого і третього законів Ньютона.

Розглянемо якісь два взаємодіючі тіла, що входять до складу замкнутої системи. Сили взаємодії між цими тілами позначимо через і За третім законом Ньютона

Якщо ці тіла взаємодіють протягом часу t, то імпульси сил взаємодії однакові за модулем і направлені в протилежні сторони:

Застосуємо до цих тіл другий закон Ньютона:

Де і – імпульси тіл у початковий час, і – імпульси тіл наприкінці взаємодії. З цих співвідношень випливає, що в результаті взаємодії двох тіл їхній сумарний імпульс не змінився:

Закон збереження імпульсу:

Розглядаючи тепер всілякі парні взаємодії тіл, які входять у замкнуту систему, можна дійти невтішного висновку, що внутрішні сили замкнутої системи що неспроможні змінити її сумарний імпульс, т. е. векторну суму імпульсів всіх тіл, які входять у цю систему.

Рис. 1.17.1 ілюструє закон збереження імпульсу з прикладу нецентрального зіткненнядвох куль різних мас, одна з яких до зіткнення перебував у стані спокою.

Зображені на рис. 1.17.1 вектора імпульсів куль до і після зіткнення можна спроектувати на координатні осі OXі OY. Закон збереження імпульсу виконується для проекцій векторів на кожну вісь. Зокрема, з діаграми імпульсів (рис. 1.17.1) випливає, що проекції векторів та імпульсів обох куль після зіткнення на вісь OYповинні бути однакові за модулем і мати різні знаки, щоб їхня сума дорівнювала нулю.

Закон збереження імпульсуу багатьох випадках дозволяє знаходити швидкості тіл, що взаємодіють, навіть тоді, коли значення діючих сил невідомі. Прикладом може бути реактивний рух .

При стрільбі зі зброї виникає віддача- снаряд рухається вперед, а знаряддя - відкочується назад. Снаряд і знаряддя – два тіло, що взаємодіє. Швидкість, яку набуває зброю при віддачі, залежить тільки від швидкості снаряда та відношення мас (рис. 1.17.2). Якщо швидкості зброї та снаряда позначити через і їх маси через Mі m, то на підставі закону збереження імпульсу можна записати у проекціях на вісь OX

На принципі віддачі ґрунтується реактивний рух. У ракетіпри згорянні палива гази, нагріті до високої температури, викидаються із сопла з великою швидкістю щодо ракети. Позначимо масу викинутих газів через m, а масу ракети після закінчення газів через M. Тоді для замкнутої системи «ракета + гази» на підставі закону збереження імпульсу (за аналогією із завданням про постріл зі зброї) можна записати:

де V- Швидкість ракети після закінчення газів. У разі передбачається, що початкова швидкість ракети дорівнювала нулю.

Отримана формула для швидкості ракети справедлива лише за умови, що вся маса згорілого палива викидається з ракети одночасно. Насправді закінчення відбувається поступово протягом усього часу прискореного руху ракети. Кожна наступна порція газу викидається з ракети, яка вже набула певної швидкості.

Для отримання точної формули процес витікання газу із сопла ракети слід розглянути більш детально. Нехай ракета на момент часу tмає масу Mта рухається зі швидкістю (рис. 1.17.3 (1)). Протягом малого проміжку часу Δ tз ракети буде викинуто деяку порцію газу з відносною швидкістю Ракета в момент t + Δ tматиме швидкість, а її маса стане рівною M + Δ M, де Δ M < 0 (рис. 1.17.3 (2)). Масса выброшенных газов будет, очевидно, равна –ΔM> 0. Швидкість газів в інерційній системі OXДорівнюватиме Застосуємо закон збереження імпульсу. У момент часу t + Δ tімпульс ракети дорівнює , а імпульс випущених газів дорівнює . У момент часу tімпульс усієї системи дорівнював Передбачаючи систему «ракета + гази» замкненою, можна записати:

Величиною можна знехтувати, оскільки | M| << M. Розділивши обидві частини останнього співвідношення на Δ tта перейшовши до межі при Δ t→0, отримуємо:

Величина є витрата палива за одиницю часу. Величина називається реактивною силою тягиРеактивна сила тяги діє на ракету з боку витікаючих газів, вона спрямована у бік, протилежний відносній швидкості. Співвідношення
висловлює другий закон Ньютона для тіла змінної маси. Якщо гази викидаються з сопла ракети строго назад (рис. 1.17.3), то в скалярній формі це співвідношення набуває вигляду:

де u– модуль відносної швидкості. За допомогою математичної операції інтегрування з цього співвідношення можна отримати формулуЦіолковськогодля кінцевої швидкості υ ракети:

де – відношення початкової та кінцевої мас ракети.

З неї випливає, що кінцева швидкість ракети може перевищувати відносну швидкість витікання газів. Отже, ракета може бути розігнана до великих швидкостей, необхідні космічних польотів. Але це може бути досягнуто лише шляхом витрати значної маси палива, що становить велику частку початкової маси ракети. Наприклад, для досягнення першої космічної швидкості υ = υ 1 = 7,9 10 3 м/с при u= 3·10 3 м/с (швидкості закінчення газів при згорянні палива бувають близько 2–4 км/с) стартова маса одноступінчастої ракетиповинна приблизно 14 разів перевищувати кінцеву масу. Для досягнення кінцевої швидкості = 4 uвідношення має дорівнювати 50.

Значне зниження стартової маси ракети може бути досягнуто під час використання багатоступінчастих ракетколи щаблі ракети відокремлюються в міру вигоряння палива. З процесу подальшого розгону ракети виключаються маси контейнерів, у яких перебувало паливо, відпрацьовані двигуни, системи управління тощо. буд. Саме шляхом створення економічних багатоступінчастих ракет розвивається сучасне ракетобудування.

№3

Імпульс тіла. Закон збереження імпульсу в природі та техніці

План відповіді

1. Імпульс тіла. 2. Закон збереження імпульсу. 3. Застосування закону збереження імпульсу. 4. Реактивний рух.

Прості спостереження та досліди доводять, що спокій та рух відносні, швидкість тіла залежить від вибору системи відліку; за другим законом Ньютона, незалежно від цього, перебувало тіло у спокої чи рухалося, зміна швидкості його руху може відбуватися лише за дії сили, т. е. внаслідок взаємодії коїться з іншими тілами. Однак є величини, які можуть зберігатися при взаємодії тіл. Такими величинами є енергіяі імпульс.

Імпульсом тіланазивають векторну фізичну величину, яка є кількісною характеристикою поступального руху тел. Імпульс позначається нар.Одиниця виміру імпульсу Р -кг м/с. Імпульс тіла дорівнює добутку маси тіла на його швидкість: р =mv. Напрямок вектору імпульсу рзбігається із напрямком вектора швидкості тіла v(Рис. 4).

Для імпульсу тіл виконується закон збереження, який справедливий лише замкнутих фізичних систем. У загальному випадку замкненою називають систему, яка не обмінюється енергією та масою з тілами та полями, що не входять до неї. У механіці замкненоюназивають систему, яку не діють зовнішні сили чи дію цих сил скомпенсовано. В цьому випадку р 1 = р 2 де р 1 - початковий імпульс системи, а р 2 - кінцевий. У випадку двох тіл, що входять до системи, цей вираз має вигляд m 1 v 1 + т 2 v 2 = m 1 v 1 + т 2 v 2 " де т 1 і т 2 - маси тіл, а v 1 і v 2 - швидкості до взаємодії, v 1 "іv 2" - швидкості після взаємодії Ця формула і є математичним виразом закону збереження імпульсу: імпульс замкнутої фізичної системи зберігається за будь-яких взаємодіях, що відбуваються всередині цієї системи.

Іншими словами: у замкнутій фізичній системі геометрична сума імпульсів тіл до взаємодійства дорівнює геометричній сумі імпульсів цих тіл після взаємодії. У разі незамкненої системи імпульс тіл системи не зберігається. Однак, якщо в системі існує напрямок, яким зовнішні сили не діють або їх дія скомпенсована, то зберігається проекція імпульсу на цей напрямок. Крім того, якщо час взаємодії мало (постріл, вибух, удар), то за цей час навіть у разі незамкнутої системи зовнішні сили незначно змінюють імпульси тіл, що взаємодіють. Тож практичних розрахунків у разі теж можна застосовувати закон збереження імпульсу.

Експериментальні дослідження взаємодій різних тіл - від планет і зірок до атомів і елементарних частинок - показали, що в будь-якій системі тіл, що взаємодіють, за відсутності дії з боку інших тіл, що не входять до системи або рівності нулю суми діючих сил, геометрична сума імпульсів тіл дійсно залишається незмінною .

У механіці закон збереження імпульсу та закони Ньютона пов'язані між собою. Якщо на тіло масою твпродовж часу tдіє сила та швидкість його руху змінюється від v 0 до v , то прискорення руху aтіла одно a= (v - v 0 )/ t. На підставі другого закону Ньютона для сили Fможна записати F = та = m(v - v 0 )/ t, звідси випливає Ft = mv - mv 0.

Ft - векторна фізична величина, що характеризує дію на тіло сили за деякий проміжок часу та дорівнює добутку сили на час tїї дії, називається імпульсом сили.

Одиниця імпульсу у СІ – Н с.

Закон збереження імпульсу є основою реактивного руху. Реактивний рух- це такий рух тіла, що виникає після відокремлення від тіла його частини.

Нехай тіло масою тспочивало. Від тіла відокремилася якась його частина т 1 зі швидкістю v 1 . Тоді

частина, що залишилася, почне рухатися в протилежний бік зі швидкістю v 2 , маса частини, що залишилася т 2 Справді, сума імпульсів обох частин тіла до відділення дорівнювала нулю і після поділу дорівнюватиме нулю:

т 1 v 1+m 2 v 2 = 0, звідси v 1 = -m 2 v 2 /m 1 .

Велика заслуга у розвитку теорії реактивного руху належить К. Е. Ціолковському.

Він розробив теорію польоту тіла змінної маси (ракети) в однорідному полі тяжіння і розрахував запаси палива, необхідні подолання сили земного тяжіння; основи теорії рідинного реактивного двигуна, а також елементи його конструкції; теорію багатоступінчастих ракет, причому запропонував два варіанти: паралельний (кілька реактивних двигунів працюють одночасно) та послідовний (реактивні двигуни працюють один за одним). К. Е. Ціолковський суворо науково довів можливість польоту в космос за допомогою ракет з рідинним реактивним двигуном, запропонував спеціальні траєкторії посадки космічних апаратів на Землю, висунув ідею створення міжпланетних орбітальних станцій та детально розглянув умови життя та життєзабезпечення на них. Технічні ідеї Ціолковського знаходять застосування під час створення сучасної ракетно-космічної техніки. Рух за допомогою реактивного струменя, згідно із законом збереження імпульсу, лежить в основі гідрореактивного двигуна. В основі руху багатьох морських молюсків (восьминогів, медуз, кальмарів, каракатиць) також лежить реактивний принцип.

10 клас. УРОК: Імпульс. Закон збереження імпульсу. Реактивний рух.

Мета уроку: створити умови для усвідомлення та осмислення нової навчальної інформації на тему “Імпульс. Закон збереження імпульсу”.
Завдання
Навчальні: дати поняття імпульсу матеріальної точки; імпульсу сили, визначити поняття «замкнена фізична система сформулювати закон збереження імпульсу, показати його практичне застосування; сформувати вміння використовувати закон збереження імпульсу;
Розвиваючі: сприяти розвитку в учнів грамотної фізичної мови, мислення (уміння узагальнювати та систематизувати, будувати аналогії); розвивати інтерес до предмета, потреба у знаннях;
Виховні: сприяти патріотичному вихованню, вихованню відповідальності, працездатності, самостійності.
Тип уроку: комбінований.
Метод: пояснювально – ілюстративний.

Заплановані результати формування УУД.

1)Комунікативні УУД:

Формування вміння відповідати на поставлене запитання, аргументувати. Формувати вміння працювати у малих группах.(в парах)

2) Пізнавальні УУД:

3)Регулятивні УУД:

Адекватно оцінювати свої здобутки.

Усвідомлювати труднощі, що виникли, шукати їх причини та шляхи подолання.

4)Особистісні УУД:

Формувати бажання виконувати навчальні дії.

Формувати громадянський патріотизм, любов до Батьківщини, почуття гордості за свою країну;

ХІД УРОКУ 1.Орг. Момент 2. Формулювання мети уроку. Повідомлення робить учень Залишити поверхню Землі і піднятися в небо мріяли ще давні греки. До наших днів зберігся міф про Ікара, який полетів до Сонця на крилах, склеєних воском, але віск розтанув, і сміливець упав у море. Від міфів до наукових проектів минуло століття.
Яскраву сторінку в історію вітчизняної науки вписав Н.І.Кібальчич (1853-1881) – вчений та революціонер. Засуджений за участь у вбивстві імператора Олександра II Кібальчич з камери смертників Петропавлівської фортеці за 10 днів до страти подав адміністрації в'язниці опис свого винаходу. Але царські чиновники не звернули увагу на цей проект.
Жуль Верн, сучасник К.Е.Ціолковського, стежив за всіма технічними новинками того часу. Хоча ракети були давно відомі, письменник відправив свій корабель на Місяць з гармати ("З гармати на Місяць", 1867). І ніхто з учених не замислювався над використанням принципу реактивного руху для польотів у космос.
На порозі XX ст. дорогу в космос вказав К. Е. Ціолковський (1857-1935) - вчений-мрійник із Калуги. Він першим побачив у ракеті не лише іграшку, забаву, феєрверк для розваги, а апарат, який дозволить людині стати "громадянином Всесвіту". Ідеї ​​Ціолковського про космічні польоти були настільки сміливими і оригінальними, що сучасники вважали їх утопією, і ніхто гідно не зміг оцінити його працю "Дослідження світових просторів реактивними приладами" (1903). Пройшли революції та війни, і в нашій країні став зростати інтерес до проблеми ракетних двигунів.
У 1921 р. було створено дослідно-конструкторську лабораторію розробки ракет на бездимному пороху.
17 серпня 1933 р. в Нахабіні, під Москвою, здійснено перший успішний запуск рідинної ракети "ГІДР-09", розробленої ФС.П.Корольовим. Декілька років Сергій Павлович Корольов працював на заводі "Прогрес" у місті Самара. Вчитель: Про який рух сьогодні говоритимемо? Відповідь: про Реактивне. Вчитель: Для того щоб зрозуміти принципи реактивного руху, потрібно ознайомитися з новою фізичною величиною-імпульсом тіла і із законом фізики законом збереження імпульсу. Напишіть тему уроку.

3.Вивчення нової теми

А) Поняття імпульсу тіла.

Вчитель: чи складно зупинити кулю, що рухається? Та тому, що вона швидко летить. Чи складно зупинити вантажівку, що рухається? Так, тому що він важкий. А якщо куля ще швидше летить? Її ще складніше зупинити, а вантажівка вдвічі більше те ж таки складніше зупинити.

Міру того на скільки складно зупинити об'єкт, що рухається, називаються кількістю руху або імпульсом об'єкта

Що таке імпульс матеріальної точки?

Зліва зміна нової фізичної величини, що називається

імпульсом матеріальної точки.

Величину рівну добутку маси точки на її швидкість

називають імпульсом матеріальної точки.

У перекладі з латинської мови: імпульс-поштовх. Поняття імпульсу

першим ввів Декарт у віці, щоправда, він назвав його

"кількістю руху"

Позначають імпульс - p=mV

p-Векторна величина.

Імпульс збігається у напрямку вектора швидкості точки.

Імпульс вимірюється p=(кг м/с)/

Якщо тіло масою 1 кг рухається зі швидкістю 1м/с, це означає його

імпульс дорівнює 1кг м/с.

Чи завжди тіло має імпульс?

Не завжди: якщо швидкість тіла дорівнює нулю чи маса тіла дорівнює

Будь-яке рухоме тіло, що володіє масою, має імпульс.

Давайте розрахуємо імпульс кулі масою 9 г, що рухається зі швидкістю 200 м/с і імпульс вантажівки масою 20 000кг, що рухається зі швидкістю 8 м/с (вчитель розраховує на дошці, учні в зошиті)

Чи можуть тіла різної маси мати однаковий імпульс?

Можуть, якщо маса 1 тіла буде меншою за масу 2 тіла, а швидкість 1 тіла

у стільки ж разів буде більше швидкості 2 тіла та швидкості цих тіл

будуть направлені в один бік, т.к. імпульс – векторна величина.

Увага на екран (Фрагмент "Імпульс")

Узагальнення закріплення:

1.як позначається імпульс?

2.как спрямований імпульс?

3.Розрахуйте імпульс ракети (самостійно)

Б) Поняття імпульсу сили:

вчитель:Величина дорівнює добутку сили, що діє на точку і

часу називається імпульсом сили.

Імпульс сили, що діє на точку дорівнює зміні імпульсу

точки. → → →

Первинне закріплення знань:

Експеримент 2 (на екрані)

Дві кульки рівної маси висять на нитках. Першу кульку відхилили

на якийсь кут і відпустили. При взаємодії другий

кулька відхилилася на такий самий кут, а перша зупинилася.

Що ви можете сказати про початковий імпульс першої кульки

і кінцевий імпульс другого?

Вони однакові.

В) Закон збереження імпульсу.

Вчитель: Імпульс має цікаву властивість збереження.

Але закон збереження імпульсу виконується лише в

замкнутої системи.

Давайте знайдемо визначення, що таке замкнута система в підручнику. Система тіл називається замкненою, якщо діють

лише внутрішні сили системи.

Сили, з якими тіла системи взаємодіють між собою,

є внутрішніми силами системи.

Розглянемо два тіла мас m1 і m2, перше тіло наганяє друге,

швидкість першого тіла більша за швидкість другого тіла. Тіла

взаємодіють один з одним. Зовнішні сили відсутні.

Перегляд фрагменту фільму: (Закон збереження імпульсу)

Питання по фільму:

Чи може тіло, що покоїться, після взаємодії мати імпульс

більше ніж початковий імпульс другого тіла?

Ні, згідно із законом збереження імпульсу, імпульс системи постійний.

Велике значення має закон збереження імпульсу на дослідження реактивного руху.
Вчитель просить учнів знайти визначення у підручнику Під реактивним рухом розуміють рух тіла, що виникає при відділенні від тіла з деякою швидкістю будь-якої його частини. Внаслідок чого саме тіло набуває протилежно спрямованого імпульсу. Надуйте гумову дитячу кулю, не зав'язуючи отвори, випустіть її з рук. Що станеться? Чому? Рух кульки є прикладом реактивного руху. Повітря в кулі створює тиск на оболонку в усіх напрямках. Якщо отвір у кульці не зав'язувати, то з нього почне виходити повітря, при цьому сама оболонка рухатиметься у протилежному напрямку. Це випливає із закону збереження імпульсу: імпульс кулі до взаємодії дорівнює нулю, після взаємодії вони мають придбати рівні за модулем і протилежні за напрямом імпульси, тобто рухатися у протилежні сторони.

Г) Повідомлення учня про реактивний рух.

Реактивний рух використовують люди давно. Під час святкового феєрверку мало хто думає, що така краса неможлива без реактивного руху. Перші порохові феєрверкові та сигнальні ракети були застосовані в Китаї в 10 столітті. Реактивний рух давно міцно увійшов у наше життя, і займає велике місце в сучасній техніці: космічній, військовій, на транспорті. Прояви реактивного руху (віддачу) доводиться враховувати при конструюванні зброї, у спорті: при катанні на скейті та ковзанах, метанні ядра тощо.
Віддача -рух стовбура чи зброї загалом під тиском порохових газів на дно зброї чи зброї. Віддача робить рух його в бік, зворотний постріл, і тисне на опору зброї - плече стріляючого. Чим більша початкова швидкість, маса снаряда і менше маса зброї, тим більше віддача. Явище віддачі спостерігається при пірнанні з човна у воду або стрибку з човна на берег, при зіскакуванні зі скейту і т.д. Якщо стоячи на роликових ковзанах кинути вперед м'яч, то сам відкочуєшся назад. При одночасному кидку двох м'ячів, швидкість, що набуває, стає більшою і дальність відкату збільшується. Результат віддачі залежить від маси і швидкості тіла, що відокремлюється, або речовини. Спостережуване явище повністю узгоджується із законом збереження імпульсу.Явище віддачі ми спостерігаємо у душі. При великому тиску душ відхиляється сильніше.Виникає значна віддача під час використання потужного брандспойта. Реактивний рух властивий восьминогам, кальмарам, каракатиці, медуз. Всі вони, без винятку, використовують для плавання реакцію (віддачу) струменя води, що викидається. Кальмар є найбільшим безхребетним мешканцем океанських глибин. Він пересувається за принципом реактивного руху, вбираючи воду, а потім з величезною силою проштовхуючи її через особливий отвір - "воронку", і з великою швидкістю (близько 70 км/год) рухається поштовхами назад. При цьому всі десять щупалець кальмара збираються у вузол над головою, і він набуває обтічної форми. Приклади реактивного руху можна виявити і в світі рослин. колючоплідник,це однорічна декоративна рослина-ліана сімейства гарбузових. Поширений скажений огірок головним чином у Причорномор'ї, на узбережжі, зустрічається майже у всій південно-східній Європі. здатний - особливо при випадковому торканні тваринами, ногою або рукою людини - стрімко, різко відриватися, відскакувати від плодоніжки, з силою викидаючи назовні під значним тиском численне насіння, яке може відлітати на досить значну відстань у кілька метрів.
Принцип реактивного руху застосовується в авіації та космонавтиці. У космічному просторі немає середовища, з яким тіло могло б взаємодіяти і тим самим змінювати напрямок та модуль своєї швидкості. Тому для космічних польотів можуть бути використані лише ракети.

Д) Розповідь вчителя про рух ракети.

Будь-яка ракета – це система двох тіл. Вона складається з оболонки і палива, що міститься в ній. Оболонка має форму труби, один кінець якої закритий, а інший відкритий і має трубчасту насадку з отвором особливої ​​форми - реактивним соплом. Паливо при запуску ракети спалюється і перетворюється на газ високого тиску та високої температури. Завдяки високому тиску цей газ із великою швидкістю виривається із сопла ракети. Оболонка ракети спрямовується у протилежний бік.

Якщо імпульс викинутих газів дорівнює m г υ г, а імпульс ракети m р υ р, то із закону збереження імпульсу: m р υ р = m г υ г .

υ р = Таким чином швидкість ракети тим більше, чим більше швидкість витікання газів υ г і чим більше відношення. Ця формула отримана у припущенні, що газ викидається з ракети миттєво. Насправді він витікає не одразу, а поступово. Тому справжня формула швидкості ракети дещо відрізняється від виведеної нами. Вперше точну формулу швидкості ракети було виведено К.Э. Ціолковським і тому має його ім'я. Згідно з розрахунками, проведеними за формулою Ціолковського, для повідомлення ракеті швидкості, що перевищує швидкість закінчення газів лише в кілька разів, необхідно, щоб початкова маса ракети (разом з паливом) перевершувала кінцеву («суху») у кілька десятків разів. Таким чином, левову частку від усієї маси ракети на старті повинна становити маса робочого тіла (палива). Сучасні технології виробництва не можуть дозволити перевищити швидкості 8 – 12 км/с.

4.Первинна перевірка знань: фізичний диктант.

Тема: Імпульс. Закон збереження імпульсу».

1.Тіло масою m 2 кг рухається зі швидкістю 2 м/с. Який імпульс тіла? (4)

2.Как називається фізична величина, що дорівнює добутку сили на час її дії? (Імпульс сили)

3.Як спрямований імпульс тіла?

4.На якому законі ґрунтується існування реактивного руху?

5. Наведіть приклад реактивного руху?

5.Підведення підсумків уроку. Виставлення оцінок за фізичний диктант.

Відповідають на запитання усно:

1. Яку фізичну величину вивчили?

2. Який закон вивчили?

3.Яку систему дізналися?

Поурочна карта учнів.____________________________________________________________________

космічних досліджень. Напівпровідниковий діод, р-п - ​​перехід та його властивості. Застосування напівпровідникових пристроїв. Завдання застосування 1 закону термодинаміки.

Імпульс тіла– це добуток маси тіла з його швидкість р = mv (кг * м/с) Імпульс тіла – кількість руху. Зміна імпульсу тіла дорівнює зміні імпульсу сили. ∆p = F∆t
Сума імпульсів тіл до взаємодії дорівнює сумі імпульсів після взаємодії АБО: Геометрична сума імпульсів тіл у замкнутій системі залишається постійною. m1v1 + m2v2 = const

Закон збереження імпульсу є основою реактивного руху – це рух, у якому частина тіла відділяється, іншу отримує додаткове прискорення.
Реактивний рух у техніці: НАПРИКЛАД (у літаках та в ракетах)
Реактивний рух у природі: НАПРИКЛАД(молюски, восьминоги). Велике значення має космічна інформація для подальшого розвитку науки та техніки. Космічні дослідження, мабуть, приведуть у найближчому майбутньому і до революційних перетворень у багатьох галузях техніки та технології, а також у медицині. Результати розробок у сфері космічної техніки знайдуть застосування під час проведення промислових і сільськогосподарських робіт, щодо глибин Світового океану і за полярних дослідженнях, у спортивних змаганнях, під час виготовлення геологічного устаткування та інших областях. Напівпровідниковий діод - напівпровідниковий прилад з одним електричним переходом та двома висновками (електродами). Електронно-дірковий перехід - це область напівпровідника, в якій має місце просторова зміна типу провідності (від електронної n-області до діркової p-області). Застосовують напівпровідникові пристрої: в автотранспортному комплексі. електронне запалення. електронний блок керування. світлодіоди: датчики, фари, світлофори тощо. Світова система позиціонування. стільникові телефони

6 Закон всесвітнього тяжіння. Сила тяжіння. Вільне падіння тел. Вага тіла. Невагомість. Магнітне поле. Магнітна індукція, лінії магнітної індукції. Сила Ампера та її застосування. Завдання застосування формул роботи чи потужності постійного струму.

Закон всесвітнього тяжінняНьютона - закон, що описує гравітаційну взаємодію у рамках класичної механіки. Цей закон було відкрито Ньютоном близько 1666 року. Він свідчить, що сила гравітаційного тяжіння між двома матеріальними точками маси і, розділеними відстанню, пропорційна обом мас і назад пропорційна квадрату відстані між ними. Сила тяжіння- Сила, що діє на будь-яке матеріальне тіло, що знаходиться поблизу поверхні Землі або іншого астрономічного тіла. Вільне падіння- рівнозмінний рух під дією сили тяжіння, коли інші сили, що діють на тіло, відсутні або зневажливо малі. Вага- Сила впливу тіла на опору (або підвіс або інший вид кріплення), що перешкоджає падінню, що виникає в полі сил тяжкості P = mg. Невагомість- Стан, при якому сила взаємодії тіла з опорою (вага тіла), що виникає у зв'язку з гравітаційним тяжінням, дією інших масових сил, зокрема сили інерції, що виникає при прискореному русі тіла, відсутня. Магнітне поле- силове поле, що діє на електричні заряди, що рухаються, і на тіла, що володіють магнітним моментом, незалежно від стану їх руху. Магнітна індукція- Векторна величина, що є силовою характеристикою магнітного поля (його дії на заряджені частинки) в даній точці простору. Визначає, з якою силою магнітне поле діє на заряд, що рухається зі швидкістю.
Лінії магнітної індукції- лінії, що стосуються яких спрямовані також як і вектор магнітної індукції в даній точці поля.

7 Явище електромагнітної індукції, використання цього явища. Закон електромагнітної індукції Правило Ленца. Робота. Хутро. Енергія. Кінетична та потенційна енергія. Закон збереження хутра. енергії. Е.З: Вимірювання загального опору електричного ланцюга при послідовному з'єднанні. Електромагнітна індукція - явище виникнення електричного тора в замкнутому контурі за зміни магнітного потоку, що проходить через нього. Вона була відкрита Майклом Фараделем. Явище ел. Мак. індукціївикористовується в електро та радіотехнічних пристроях: генераторах, трансформаторах, дроселях та ін. Закон електромагнітної індукції Фарадеяє основним законом електродинаміки, що стосується принципів роботи трансформаторів, дроселів, багатьох видів електродвигунів та генераторів. Закон говорить: для будь-якого замкнутого контуру індукована електрорушійна сила (ЕРС) дорівнює швидкості зміни магнітного потоку, що проходить через цей контур, взятої зі знаком мінус. Правило Ленцавизначає напрямок індукційного струму і говорить: індукційний струм завжди має такий напрям, що він послаблює дію причини, що збуджує струм. Хутро. робота- це фізична величина, що є скалярним кількісним заходом дії сили або сил на тіло або систему, яка залежить від чисельної величини, напряму сили (сил) і від переміщення точки (точок), тіла або системи. хутро. енергіявизначає суму потенційної та кінетичної енергій, що є в компонентах механічної системи. Хутро. енергія- це енергія, пов'язана з рухом об'єкта або його становищем, здатність виконувати механічну роботу. Закон збереження хутра. енергіїстверджує, що й тіло чи система піддається дії лише консервативних сил (як зовнішніх, і внутрішніх), то повна механічна енергія цього тіла чи системи залишається постійної. В ізольованій системі, де діють лише консервативні сили, повна механічна енергія зберігається. Потенційна це потенціал тіла, вона уособлює те, яку роботу МОЖЕ здійснити тіло! А кінетична це та сила, яка вже здійснює роботу. Закон збереження енергії- Закон природи, встановлений емпірично і полягає в тому, що для ізольованої фізичної системи може бути введена скалярна фізична величина, що є функцією параметрів системи та називається енергією, яка зберігається з часом. Оскільки закон збереження енергії належить немає конкретних величин і явищ, а відбиває загальну, застосовну скрізь і завжди, закономірність, його можна назвати не законом, а принципом збереження енергії. Потенційна енергія- енергія яка визначається взаємним становищем тіл, що взаємодіють, або частин одного і того ж тіла. Кінетична енергія- у разі, коли тіло рухається під впливом сили, воно вже не тільки може, а й здійснює якусь роботу

8 Механічні коливання, характеристики хутра. коливань: амплітуда, період, частота. Вільні та вимушені коливання. Резонанс. Самоіндукція. Індуктивність. Енергія магнітного поля котушки. Завдання застосування закону збереження імпульсу Механічним коливанням називають точно чи приблизно повторюваний рух, у якому тіло зміщується то одну, то іншу бік від положення рівноваги. Якщо система здатна здійснювати коливальні рухи, вона називається коливальної. Властивості коливальної системи Система має положення стійкої рівноваги. При виведенні системи з положення рівноваги, в ній виникає внутрішня сила, що повертає. Система має інертність. Тому вона не зупиняється в положенні рівноваги, а проходить її. Коливання, що виникають у системі під впливом внутрішніх сил, називаються вільними. Всі вільні коливання згасають. коливання струни після удару)Коливання, що здійснюються тілами під дією зовнішніх періодично змінюються сил, називаються вимушеними (наприклад: коливання металевої заготівлі під час роботи коваля молотом). Резонанс- явище, при якому амплітуда вимушених коливань має максимум при певному значенні частоти сили, що змушує. Часто це значення близьке до частоти власних коливань, фактично може збігатися, але не завжди не є причиною резонансу. Самоіндукція- це явище виникнення ЕРС індукції у провідному контурі при зміні струму, що протікає через контур. При зміні струму в контурі змінюється пропорційно і магнітний потік через поверхню, обмежену цим контуром. Зміна цього магнітного потоку, в силу закону електромагнітної індукції, призводить до порушення в цьому контурі індуктивної ЕРС (самоіндукція). Індуктивність- коефіцієнт пропорційності між електричним струмом, що тече в якому-небудь замкнутому контурі, і магнітним потоком, створюваним цим струмом через поверхню, краєм якої є цей контур.

9 Хутро. хвилі. Довжина хвилі, швидкість поширення хвилі та співвідношення між ними. Термоядерна реакція Застосування атомної енергії. Перспективи та проблеми розвитку ядерної енергетики. Е.З: Визначення показника заломлення скляної пластини. Хутро. хвилі - це поширюються в пружному середовищі обурення (відхилення частинок середовища від положення рівноваги). Якщо коливання частинок та поширення хвилі відбуваються в одному напрямку, хвилю називають поздовжньою, а якщо ці рухи відбуваються в перпендикулярних напрямках, – поперечної. Поздовжні хвилі, що супроводжуються деформаціями розтягування та стиснення, можуть поширюватися в будь-яких пружних середовищах: газах, рідинах та твердих тілах. Поперечні хвилі поширюються у тих середовищах, де з'являються сили пружності при деформації зсуву, тобто у твердих тілах. При поширенні хвилі відбувається перенесення енергії без перенесення речовини. Швидкість, з якою поширюється обурення в пружному середовищі, називають швидкістю хвилі. Вона визначається пружними властивостями середовища. Відстань, на яку поширюється хвиля за час, що дорівнює періоду коливань у ній, називається довжиною хвилі (ламбда). Довжина хвилі- Відстань, яку хвиля встигає подолати рухаючись у просторі зі швидкістю світла за один період, який у свою чергу – величина, обернена до частоти. Чим вища частота - тим коротша довжина хвилі. Термоядерна реакція- Різновид ядерної реакції, при якій легкі атомні ядра об'єднуються в більш важкі за рахунок кінетичної енергії їхнього теплового руху. Розвиток індустріального суспільства спирається на зростаючий рівень виробництва та споживання різних видів енергії. (Різко скорочує використання природних ресурсів

10 Виникнення атомістичної гіпотези будови речовини та її експериментальні докази: дифузія, броунівський рух. Основні становища МКТ. Маса, розмір молекул. Електрорушійна сила. Закон Ома для повного кола. Завдання застосування формули хутро. роботи

Дифузія- це явище поширення частинок однієї речовини між частинками іншої

Броунівський рух- цей рух нерозчинні в рідині частинок під дією молекул рідини Молекулярно-кінетичною теорією називають вчення про будову та властивості речовини на основі уявлення про існування атомів і молекул як найменших частинок хімічних речовин В основі молекулярно-кінетичної теоріїлежать три основні положення: .Всі речовини - рідкі, тверді та газоподібні - утворені з найдрібніших частинок - молекул, які самі складаються з атомів. . Атоми і молекули перебувають у безперервному хаотичному русі. Частинки взаємодіють одна з одною силами, що мають електричну природу. Гравітаційна взаємодія між частинками дуже мало. m 0 – маса молекули (кг). Розмір молекули дуже малий. Електрорушійна сила сил, тобто будь-яких силнеелектричного походження, що діють у квазістаціонарних ланцюгах постійного чи змінного струму.

Закон Ома для повного ланцюга- сила струму в ланцюзі пропорційна діючої в ланцюзі ЕРС і обернено пропорційна сумі опорів ланцюга і внутрішнього опору джерела.

11 Електромагнітні хвилі та властивості. Принцип радіозв'язку. Винахід радіо, сучасні засоби зв'язку Температура та її вимір Абсолютна температура. Температура – ​​міра середньої кінетичної енергії рух молекул. Е.З: Вимір оптичної сили збирає лінзи.

Електрорушійна сила- скалярна фізична величина, що характеризує роботу сторонніх сил, тобто будь-яких силнеелектричного походження, що діють у квазістаціонарних ланцюгах постійного чи змінного струму. Влаштування загальних схем організації радіозв'язку. Характеристика радіосистеми передачі, у якій сигнали електрозв'язку передаються у вигляді радіохвиль у відкритому просторі. Радіо- різновид бездротової передачі інформації, при якій як носій інформації використовуються радіохвилі, що вільно розповсюджуються в просторі. 7 травня 1895 року російський фізик Олександр Степанович Попов (1859 – 1905/06) продемонстрував перший у світі радіоприймач. Сучасні засоби зв'язку-Це телефон, рація і тд. Температура- Фізична величина, що характеризує тепловий стан тел. Температура вимірюється у градусах.

Абсолютна температура - це безумовна міра температури і одна з основних характеристик

термодинаміки. Температура- міра середньої кінетичної енергії молекул, енергія

пропорційна температурі.

12 Робота в термодинаміці. Внутрішня енергія. Перший та другий закони термодинаміки. Генератор змінного струму Трансформатори. Виробництво та передача електроенергії, енергозбереження у побуті та на виробництві. Э.З: Вимірювання прискорення вільного падіння у цій точці землі.

У термодинаміцірух тіла як цілого не розглядається, йдеться про переміщення частин макроскопічного тіла один щодо одного. В результаті може змінюватися об'єм тіла, а його швидкість залишається рівною нулю . Робота в термодинаміцівизначається так само, як і в механіці, але вона дорівнює не

зміни кінетичної енергії тіла, а зміни його внутрішньої енергії. Внутрішня енергіятіла (позначається як E або U) - повна енергія цього тіла за вирахуванням кінетичної енергії тіла як цілого та потенційної енергії тіла у зовнішньому полі сил. Отже, внутрішня енергія складається з кінетичної енергії хаотичного руху молекул, потенційної енергії взаємодії між ними та внутрішньомолекулярної енергії. Перший закон термодинамікиЗміна U внутрішньої енергії неізольованої термодинамічної системи дорівнює різниці між кількістю теплоти Q, переданої системі, і роботою A, досконалою системою над зовнішніми тілами.

Другий закон термодинаміки. Неможливо перевести теплоту від холоднішої до гарячішої за відсутності інших одночасних змін в обох системах або навколишніх тілах. генератор змінного струму це прилад, що виробляє змінний струм.

Трансформатор- це Пристрій, що служить зниження або підвищення струму чи напруги. Енергозбереження – створення нових технологій, які споживають менше енергії (нові лампи та ін.)

Теплові двигуни ККД теплових двигунів. Теплові двигуни та екологія. Радіолокація, застосування радіолокації. Експериментальне завдання: Вимірювання довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки.

Тепловий двигун- пристрій, що здійснює роботу за рахунок використання внутрішньої енергії, теплова машина, що перетворює тепло на механічну енергію, використовує залежність теплового розширення речовини від температури.

Коефіцієнтом корисної дії (ККД) теплового двигунаназивають відношення роботи A´, що здійснюється двигуном, до кількості теплоти, отриманої від нагрівача:

Безперервний розвиток енергетики, автомобільного та інших видів транспорту, зростання споживання вугілля, нафти та газу в промисловості та на побутові потреби збільшує можливості задоволення життєвих потреб людини. Проте в даний час кількість хімічного палива, що щорічно спалюється в різних теплових машинах, настільки велика, що все більш складною проблемою стає охорона природи від шкідливого впливу продуктів згоряння. Негативний вплив теплових машин на довкілля пов'язане з дією різних факторів.

Радіолокація- галузь науки і техніки, що поєднує методи та засоби локації (виявлення та вимірювання координат) та визначення властивостей різних об'єктів за допомогою радіохвиль.

Ракети з наведенням радіолокації оснащуються для виконання бойових завдань спеціальними автономними пристроями. Океанські судна використовують радіолокаційні системи для навігації. На літаках радіолокатори використовують для вирішення низки завдань, у тому числі для визначення висоти польоту щодо землі.

Розглянемо зміну імпульсів тіл за її взаємодії друг з одним.

Якщо два або кілька тіл взаємодіють лише між собою (тобто не піддаються впливу зовнішніх сил), ці тіла утворюють замкнуту систему.

Імпульс, рівний векторної сумі імпульсів тіл, що входять до замкнутої системи, називається сумарним імпульсом цієї системи.

Таким чином, щоб знайти сумарний імпульс замкнутої системи nтіл, необхідно знайти векторну суму імпульсів усіх тіл, що входять до цієї системи:

p сум → = p 1 → p 2 → ... p n →.

Імпульс кожного з тіл, що входять до замкнутої системи, може змінюватися внаслідок їх взаємодії один з одним.

Векторна сума імпульсів тіл, що становлять замкнуту систему, не змінюється з часом за будь-яких рухів і взаємодій цих тіл.

У цьому полягає закон збереження імпульсу, який називають законом збереження кількості руху.

Закон збереження імпульсу вперше сформульовано Р. Декартом. В одному зі своїх листів він написав:

«Я приймаю, що у Всесвіті, у всій створеній матерії є відома кількість руху, яка ніколи не збільшується, не зменшується, і, таким чином, якщо одне тіло рухає інше, то втрачає стільки свого руху, скільки його повідомляє».

Розглянемо систему, що складається тільки з двох тіл - куль масами m 1 і m 2 , які рухаються прямолінійно назустріч один одному зі швидкостями v 1 і v 2 . Кулі мають імпульси p 1 → = m 1 v 1 → і p 2 → = m 2 v 2 → відповідно.

Через деякий час кулі зіштовхнуться. Під час зіткнення, що триває протягом дуже короткого проміжку часу \(t\), виникнуть сили взаємодії F 1 → і F 2 → , прикладені відповідно до першої та другої кулі. Внаслідок дії цих сил швидкості куль зміняться. Позначимо швидкості куль після зіткнення v 1 і v 2 . І імпульси куль стануть p 1 → ′ = m 1 v 1 → ′ і p 2 → ′ = m 2 v 2 → ′ відповідно.

Тоді, згідно із законом збереження імпульсу, мають місце рівності:

p 1 → + p 2 → = p 1 → ′ + p 2 → ′

m 1 v 1 → + m 2 v 2 → = m 1 v 1 → ′ + m 2 v 2 → ′.

Дані рівності є математичним записом закону збереження імпульсу.

Закон збереження імпульсу виконується у тому разі, якщо тіла системи діють зовнішні сили, векторна сума яких дорівнює нулю.

Таким чином, точніше закон збереження імпульсу формулюється так:

векторна сума імпульсів всіх тіл замкнутої системи - величина постійна, якщо зовнішні сили, що діють на неї, відсутні, або їх векторна сума дорівнює нулю.

Імпульс системи тіл може змінитися лише внаслідок дії системи зовнішніх сил. І тоді закон збереження імпульсу не діятиме.

Приклад:

При стрільбі з гармати виникає віддача: снаряд летить вперед, а зброя відкочується назад. Чому?

Снаряд і гармата - замкнута система, де діє закон збереження імпульсу. В результаті пострілу з гармати імпульс самої гармати та імпульс снаряда зміняться. Але сума імпульсів гармати і снаряда, що знаходиться в ній, до пострілу залишиться рівною сумі імпульсів гармати, що відкочується, і снаряда, що летить, після пострілу.

Зверни увагу!

У природі замкнутих систем немає. Але якщо час дії зовнішніх сил дуже мало, наприклад, під час вибуху, пострілу тощо, то в цьому випадку вплив зовнішніх сил на систему нехтують, а саму систему розглядають як замкнуту.

Крім того, якщо на систему діють зовнішні сили, але сума їх проекцій на одну з координатних осей дорівнює нулю (тобто сили врівноважені у цій осі), то в цьому напрямку закон збереження імпульсу виконується.

Великий учений Ісаак Ньютон винайшов наочну демонстрацію закону збереження імпульсу - маятник, чи його ще називають «колиска». Цей пристрій є конструкцією з п'яти однакових металевих куль, кожна з яких кріпиться за допомогою двох тросів до каркаса, а той у свою чергу - до міцної основи П-подібної форми.