Физика. 3 Закон сохранения импульса. ЛЕКЦИЯ. Закон сохранения импульса импульс тела Импульс произведение массы тела на его скорость. P m v
 Скачать 42 Kb.
|
|
ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА Импульс тела Импульс – произведение массы тела на его скорость. P = mv. Скорость тела – векторная величина, масса – скалярная. Поэтому импульс – величина векторная. Единицей измерения импульса в системе СИ является килограмм-метр в секунду:  Замкнутая система тел Для точного решения задачи о характере движения некоторого тела следует учесть все силы, действующие на него со стороны всех окружающих его тел. Но этих сил фактически бесконечно много. Кроме того, данные силы являются переменными, ибо в результате взаимодействия между собой окружающие тела движутся весьма сложным образом. В результате при такой постановке задачи ее фактически решить нельзя из-за непреодолимых математических трудностей. На самом же деле задачу можно существенно упростить, если учесть, что не все окружающие тела действуют на данное тело с одинаковыми силами. Так, если спутник движется вокруг Земли по орбите с радиусом R = 8000 км, то Солнце действует на него с силой, которая значительно меньше силы притяжения Земли. Расчет показывает, что мы можем в первом приближении отвлечься от действия на спутник всех тел, кроме Земли. Следовательно, можно рассмотреть систему, состоящую из двух тел ‒ спутника и Земли, и считать, что их взаимодействие в основном определяет характер движения спутника. Все остальные тела можно считать внешними по отношению к этой системе и действие этих тел учесть в виде поправок к основной силе. Силы, с которыми взаимодействуют между собой составные части данной системы тел, называются внутренними силами. Внешними называются силы, с которыми вся система или отдельные тела, входящие в ее состав, взаимодействуют с окружающими телами. Система тел называется замкнутой (или изолированной), если можно пренебречь действием внешних сил по сравнению с внутренними. Пример. Так, в рассмотренном примере систему тел Земля-спутник можно в первом приближении рассматривать как замкнутую. С еще большей степенью точности можно считать замкнутой Солнечную систему. Сила взаимодействия между Солнцем и Землей в 80 миллиардов раз больше внешней силы, т. е. силы, с которой на Землю действует ближайшая звезда. Естественно, что у нас есть все основания считать Солнечную систему замкнутой. Понятие замкнутой системы является весьма полезной абстракцией, поскольку в таких системах все явления описываются с помощью наиболее простых и общих законов. Поэтому всюду, где это возможно, следует отвлечься от действия внешних сил и рассматривать изучаемую систему тел как замкнутую. Закон сохранения импульса Для замкнутых систем справедлив закон сохранения импульса, который можно сформулировать так: Суммарный импульс замкнутой системы тел сохраняется при любых процессах, происходящих в этой системе. m1v1 + m2v2 + … + mnvn = Const Данная запись означает, что система состоит из n тел, где n – целое число. m1 ‒ масса первого тела, v1 ‒ скорость первого тела и т. д. Это выражение можно записать более лаконично.  В этой записи индекс i проходит все значения от 1 до n. Не следует думать, что этот закон требует неизменности импульса каждого тела, входящего в систему. Как раз наоборот ‒ благодаря действию внутренних сил импульсы тел, входящих в систему, все время изменяются. Сохраняется лишь векторная сумма импульсов всех составных частей системы. Явление отдачи С явлением отдачи мы встречаемся, например, при выстреле из орудия: если орудие не закрепить, то оно откатится в сторону, противоположную направлению движения снаряда. В пулемете, автомате и т. п. за счет отдачи затвора происходит выбрасывание стреляной гильзы и перезарядка оружия. С явлением отдачи связано движение всех видов транспорта. Так, при вращении ведущих колес автомобиля возникает сила трения между поверхностью покрышки и Землей. Эта сила является внутренней (в системе машина-Земля). За счет этой силы автомобиль движется в одну сторону, Земля ‒ в противоположную. Движение Земли, конечно, происходит с ничтожно малой скоростью, ибо масса Земли несоизмеримо велика по сравнению с массой автомобиля. Точно так же движется судно: его винт захватывает воду и отбрасывает ее за корму, благодаря чему судно движется вперед. Реактивное движение Движение ракеты объясняется на основе того же закона, что и явление отдачи, а именно закона сохранения импульса. При сгорании топлива из сопла с большой скоростью вырываются газы, в результате чего ракета движется в противоположном направлении, так что сумма импульсов ракеты и газов остается постоянной величиной. |