1 gibalna količina zakon o ohranitvi gibalne količine. Raketni motor na tekoče gorivo

Podrobnosti Kategorija: Mehanika Objavljeno 21.4.2014 14:29 Ogledi: 53268

IN klasična mehanika Obstajata dva ohranitvena zakona: zakon o ohranitvi gibalne količine in zakon o ohranitvi energije.

Telesni impulz

Koncept gibalne količine je prvi uvedel francoski matematik, fizik in mehanik. in filozof Descartes, ki je imenoval impulz količino gibanja .

Iz latinščine je "impulz" preveden kot "potisni, premakni".

Vsako telo, ki se giblje, ima gibalno količino.

Predstavljajmo si voziček, ki miruje. Njen impulz enako nič. Toda takoj, ko se voziček začne premikati, njegov zagon ne bo več enak nič. Začel se bo spreminjati s spremembo hitrosti.

Gibalna količina materialne točke, oz količino gibanja – vektorska količina, enako zmnožku maso točke na njeno hitrost. Smer vektorja gibalne količine točke sovpada s smerjo vektorja hitrosti.

Če govorimo o trdnem fizičnem telesu, potem se zagon takega telesa imenuje produkt mase tega telesa in hitrosti središča mase.

Kako izračunati gibalno količino telesa? Lahko si predstavljamo, da je telo sestavljeno iz mnogih materialne točke, ali sistemi materialnih točk.

če - impulz ene materialne točke, nato impulz sistema materialnih točk

to je gibalna količina sistema materialnih točk je vektorska vsota momentov vseh materialnih točk, vključenih v sistem. Enaka je zmnožku mas teh točk in njihove hitrosti.

Impulzna enota v mednarodni sistem Enote SI so kilogram-meter na sekundo (kg m/s).

Impulzna sila

V mehaniki obstaja tesna povezava med gibalno količino telesa in silo. Ti dve količini povezuje količina, imenovana impulz sile .

Če na telo deluje stalna silaF v določenem časovnem obdobju t , potem pa po drugem Newtonovem zakonu

Ta formula prikazuje razmerje med silo, ki deluje na telo, časom delovanja te sile in spremembo hitrosti telesa.

Imenuje se količina, ki je enaka produktu sile, ki deluje na telo, in časa, v katerem telo deluje impulz sile .

Kot lahko vidimo iz enačbe, impulz sile enako razliki impulze telesa v začetnih in končnih trenutkih časa ali spremembe impulza v določenem času.

Newtonov drugi zakon v obliki gibalne količine je formuliran takole: sprememba gibalne količine telesa je enaka gibalni količini sile, ki deluje nanj. Povedati je treba, da je sam Newton svoj zakon prvotno formuliral točno na ta način.

Impulz sile je tudi vektorska količina.

Zakon o ohranitvi gibalne količine izhaja iz tretjega Newtonovega zakona.

Ne smemo pozabiti, da ta zakon deluje le v zaprtem ali izoliranem fizični sistem. Zaprt sistem je sistem, v katerem telesa medsebojno delujejo le med seboj in ne z zunanjimi telesi.

Predstavljajmo si zaprt sistem dveh fizična telesa. Sile medsebojnega delovanja teles imenujemo notranje sile.

Impulz sile za prvo telo je enak

Po tretjem Newtonovem zakonu sta sili, ki delujeta na telesa med medsebojnim delovanjem, enaki po velikosti in nasprotni smeri.

Zato je za drugo telo gibalna količina sile enaka

S preprostimi izračuni dobimo matematični izraz zakon ohranitve gibalne količine:

kje m 1 in m 2 – telesne mase,

v 1 in v 2 – hitrosti prvega in drugega telesa pred interakcijo,

v 1" in v 2" hitrosti prvega in drugega telesa po interakciji .

str 1 = m 1 · v 1 - gibalna količina prvega telesa pred interakcijo;

p 2 = m 2 · v 2 - gibalna količina drugega telesa pred interakcijo;

p 1 "= m 1 · v 1" - gibalna količina prvega telesa po interakciji;

p 2 "= m 2 · v 2" - gibalna količina drugega telesa po interakciji;

To je

str 1 + str 2 = p 1" + p 2"

V zaprtem sistemu telesa izmenjujejo samo impulze. In vektorska vsota momentov teh teles pred njihovo interakcijo je enaka vektorski vsoti njihovih momentov po interakciji.

Torej se bosta zaradi streljanja s pištolo spremenila zagon same pištole in zagon krogle. Ostala pa bo vsota impulzov pištole in krogle v njej pred strelom enak znesku impulzi puške in leteča krogla po strelu.

Pri streljanju s topom pride do odsuna. Projektil leti naprej, pištola pa se vrne nazaj. Izstrelek in top sta zaprt sistem, v katerem deluje zakon o ohranitvi gibalne količine.

Gibalna količina vsakega telesa v zaprtem sistemu se lahko spremenijo zaradi njihove medsebojne interakcije. Ampak vektorska vsota impulzov teles, vključenih v zaprt sistem, se ne spremeni, ko ta telesa medsebojno delujejo skozi čas, torej ostane konstantna vrednost. To je to zakon o ohranitvi gibalne količine.

Natančneje, zakon o ohranitvi gibalne količine je formuliran na naslednji način: vektorska vsota impulzov vseh teles zaprtega sistema je konstantna vrednost, če nanjo ne delujejo zunanje sile ali pa je njihova vektorska vsota enaka nič.

Gibalna količina sistema teles se lahko spremeni le kot posledica delovanja zunanjih sil na sistem. In takrat zakon o ohranitvi gibalne količine ne bo veljal.

Povedati je treba, da zaprti sistemi v naravi ne obstajajo. Če pa je čas delovanja zunanjih sil zelo kratek, na primer med eksplozijo, strelom itd., Potem se v tem primeru zanemari vpliv zunanjih sil na sistem, sam sistem pa se šteje za zaprtega.

Poleg tega, če zunanje sile delujejo na sistem, vendar je vsota njihovih projekcij na eno od koordinatnih osi enaka nič (to pomeni, da so sile uravnotežene v smeri te osi), potem je zakon o ohranitvi gibalne količine izpolnjen. v tej smeri.

Imenuje se tudi zakon o ohranitvi gibalne količine zakon o ohranitvi gibalne količine .

večina svetel zgled uporaba zakona o ohranitvi gibalne količine – reaktivno gibanje.

Reaktivni pogon

Reaktivno gibanje je gibanje telesa, ki nastane, ko se nek del telesa z določeno hitrostjo loči od njega. Telo samo prejme nasprotno usmerjen impulz.

Najenostavnejši primer reaktivni pogon– let balon iz katerega izhaja zrak. Če balon napihnemo in ga spustimo, bo začel leteti vstran, nasprotno gibanje zrak prihaja iz njega.

Primer reaktivnega pogona v naravi je izpust tekočine iz ploda ponorele kumare, ko ta poči. Hkrati kumara sama leti v nasprotni smeri.

Meduze, sipe in drugi prebivalci globine morja Premikajo se tako, da sprejmejo vodo in jo nato vržejo ven.

Reaktivni potisk temelji na zakonu o ohranitvi gibalne količine. Vemo, da se pri gibanju rakete z reaktivnim motorjem zaradi zgorevanja goriva iz šobe izvrže curek tekočine ali plina ( curek toka ). Zaradi interakcije motorja z uhajajočo snovjo, reakcijska sila . Ker je raketa skupaj z izpuščeno snovjo zaprt sistem, se gibalna količina takšnega sistema s časom ne spreminja.

Reaktivna sila nastane zaradi interakcije samo delov sistema. Zunanje sile nimajo vpliva na njegov videz.

Preden se je raketa začela premikati, je bila vsota impulzov rakete in goriva enaka nič. Posledično je v skladu z zakonom o ohranitvi gibalne količine po vklopu motorjev tudi vsota teh impulzov enaka nič.

kje je masa rakete

Stopnja pretoka plina

Spreminjanje hitrosti rakete

∆mf - poraba goriva

Recimo, da je raketa delovala nekaj časa t .

Če obe strani enačbe delimo s t, dobimo izraz

Po drugem Newtonovem zakonu je reaktivna sila enaka

Reakcijska sila ali potisk curka zagotavlja premik reaktivnega motorja in z njim povezanega predmeta v stran, nasprotna smer curek toka.

Reaktivni motorji se uporabljajo v sodobnih letalih in raznih raketah, vojaških, vesoljskih itd.

Spreminjajo se, ker na vsako od teles delujejo interakcijske sile, vsota impulzov pa ostaja nespremenjena. To se imenuje zakon o ohranitvi gibalne količine.

Newtonov drugi zakon je izražena s formulo. Lahko se zapiše tudi drugače, če se spomnimo, da je pospešek enak hitrosti spremembe hitrosti telesa. Za enakomerno pospešeno gibanje formula bo izgledala takole:

Če ta izraz nadomestimo v formulo, dobimo:

,

To formulo je mogoče prepisati kot:

Na desni strani te enačbe je zapisana sprememba zmnožka mase telesa in njegove hitrosti. Zmnožek telesne mase in hitrosti je fizikalna količina, imenovana telesni impulz oz količino gibanja telesa.

Telesni impulz imenujemo produkt mase telesa in njegove hitrosti. To je vektorska količina. Smer vektorja gibalne količine sovpada s smerjo vektorja hitrosti.

Z drugimi besedami, telo z maso m, premikanje s hitrostjo ima zagon. Enota SI za impulz je impulz telesa z maso 1 kg, ki se giblje s hitrostjo 1 m/s (kg m/s). Ko dve telesi medsebojno delujeta, če prvo deluje na drugo telo s silo, potem po tretjem Newtonovem zakonu drugo deluje na prvo s silo. Označimo masi teh dveh teles z m 1 in m 2, in njihove hitrosti glede na kateri koli referenčni sistem skozi in. Čez nekaj časa t zaradi medsebojnega delovanja teles se bodo njihove hitrosti spremenile in izenačile in . Če nadomestimo te vrednosti v formulo, dobimo:

,

,

torej

Spremenimo znaka obeh strani enakosti v nasprotna in ju zapišimo v obrazec

Na levi strani enačbe je vsota začetnih impulzov dveh teles, na desni pa vsota impulzov istih teles skozi čas. t. Zneski so enaki. Torej kljub temu. da se impulz vsakega telesa med interakcijo spremeni, skupni impulz (vsota impulzov obeh teles) ostane nespremenjen.

Velja tudi, ko medsebojno deluje več teles. Vendar je pomembno, da ta telesa medsebojno delujejo samo med seboj in da nanje ne vplivajo sile drugih teles, ki niso vključena v sistem (ali da so zunanje sile uravnotežene). Imenuje se skupina teles, ki ne sodeluje z drugimi telesi zaprt sistem velja samo za zaprte sisteme.

Pri medsebojnem delovanju teles se lahko impulz enega telesa delno ali v celoti prenese na drugo telo. Če na sistem teles ne delujejo zunanje sile drugih teles, se tak sistem imenuje zaprto.

V zaprtem sistemu vektorska vsota impulzov vseh teles, vključenih v sistem, ostane konstantna za kakršne koli interakcije teles tega sistema med seboj.

to temeljni zakon narava se imenuje zakon o ohranitvi gibalne količine . Je posledica drugega in tretjega Newtonovega zakona.

Razmislimo o dveh medsebojno delujočih telesih, ki sta del zaprtega sistema. Interakcijske sile med temi telesi označujemo z in Po tretjem Newtonovem zakonu

Če ta telesa medsebojno delujejo skozi čas t, potem so impulzi interakcijskih sil enaki po velikosti in usmerjeni v nasprotnih smereh:

Za ta telesa uporabimo drugi Newtonov zakon:

Kje in kje so impulzi teles začetni trenutekčasa in so impulzi teles na koncu interakcije. Iz teh razmerij sledi, da se zaradi interakcije dveh teles njuna skupna zagonska količina ni spremenila:

Zakon ohranitve gibalne količine:

Če zdaj upoštevamo vse možne parne interakcije teles, vključenih v zaprt sistem, lahko sklepamo, da notranje sile zaprtega sistema ne more spremeniti svojega skupnega impulza, to je vektorske vsote impulzov vseh teles, vključenih v ta sistem.

riž. 1.17.1 ponazarja zakon ohranitve gibalne količine na primeru necentralni vpliv dve žogi različne mase, od katerih je eden pred trkom miroval.

Prikazano na sl. 1.17.1 se vektorji gibalne količine kroglic pred in po trku lahko projicirajo na koordinatne osi OX in ojoj. Zakon o ohranitvi gibalne količine velja tudi za projekcije vektorjev na posamezno os. Zlasti iz diagrama gibalne količine (sl. 1.17.1) sledi, da so projekcije vektorjev in gibalne količine obeh kroglic po trčenju na os ojoj morata biti enaka po modulu in imeti različna znamenja tako da je njihova vsota enaka nič.

Zakon ohranitve gibalne količine v mnogih primerih omogoča iskanje hitrosti medsebojno delujočih teles, tudi če so vrednosti aktivne sile neznano. Primer bi bil reaktivni pogon .

Pri streljanju s pištolo, a odboj- projektil se premakne naprej, pištola pa se vrne nazaj. Izstrelek in puška sta medsebojno delujoči telesi. Hitrost, ki jo puška pridobi med odsunom, je odvisna le od hitrosti izstrelka in masnega razmerja (slika 1.17.2). Če sta hitrosti topa in izstrelka označeni z in njuni masi pa z M in m, potem lahko na podlagi zakona o ohranitvi gibalne količine zapišemo v projekcijah na os OX

Po principu dajanja reaktivni pogon. IN raketa Ko gorivo zgori, se plini segrejejo na visoka temperatura, se izvržejo iz šobe z visoka hitrost glede rakete. Maso izpuščenih plinov označimo z m, in masa rakete po izpuhu plinov skozi M. Potem lahko za zaprt sistem "raketa + plini", ki temelji na zakonu o ohranitvi gibalne količine (po analogiji s problemom streljanja s pištolo), zapišemo:

kje V- hitrost rakete po izpuhu plinov. V tem primeru se predpostavlja, da je bila začetna hitrost rakete nič.

Dobljena formula za hitrost rakete je veljavna samo pod pogojem, da se iz rakete izvrže celotna masa zgorelega goriva. istočasno. Dejansko se odtok pojavi postopoma skozi celotno obdobje pospešenega gibanja rakete. Vsak naslednji del plina se izvrže iz rakete, ki je že dosegla določeno hitrost.

Da bi dobili natančno formulo, je treba podrobneje preučiti proces odtekanja plina iz raketne šobe. Pustite raketo pravočasno t ima maso M in se premika s hitrostjo (slika 1.17.3 (1)). V kratkem času Δ t določen del plina bo izstreljen iz rakete z relativno hitrostjo Raketa v tem trenutku t + Δ t bo imel hitrost in njegova masa bo enaka M + Δ M, kjer je Δ M < 0 (рис. 1.17.3 (2)). Масса выброшенных газов будет, очевидно, равна -ΔM> 0. Hitrost plina v inercialni sistem OX bo enako Uporabi zakon o ohranitvi gibalne količine. V trenutku v času t + Δ t gibalna količina rakete je enaka , gibalna količina izpuščenih plinov pa je enaka . V trenutku v času t gibalna količina celotnega sistema je bila enaka Ob predpostavki, da je sistem "raketa + plini" zaprt, lahko zapišemo:

Vrednost lahko zanemarimo, saj |Δ M| << M. Če obe strani zadnje relacije delimo z Δ t in prehod do meje pri Δ t→0, dobimo:

Slika 1.17.3.

Raketa, ki se premika v prostem prostoru (brez gravitacije). 1 - v trenutku t. Raketna masa M, njena hitrost

2 - Raketa v trenutku t + Δ t. Raketna masa M + Δ M, kjer je Δ M < 0, ее скорость масса выброшенных газов -ΔM> 0, relativna hitrost plina, hitrost plina v inercialnem okviru

Magnituda je poraba goriva na enoto časa. Količina se imenuje potisna sila Reaktivna potisna sila deluje na raketo s strani uhajajočih plinov, usmerjena je v smeri, nasprotni relativni hitrosti. Razmerje
izraža drugi Newtonov zakon za telo s spremenljivo maso. Če se plini izstrelijo iz raketne šobe strogo nazaj (slika 1.17.3), potem je v skalarni obliki to razmerje v obliki:

kje u- modul relativne hitrosti. Z uporabo matematične operacije integracije lahko iz te relacije dobimo formulaCiolkovskegaza končno hitrost υ rakete:

kjer je razmerje med začetno in končno maso rakete.

Iz tega izhaja, da lahko končna hitrost rakete preseže relativno hitrost iztekanja plinov. Zato je mogoče raketo pospešiti do visoke hitrosti potrebno za poleti v vesolje. Toda to je mogoče doseči le s porabo znatne mase goriva, ki predstavlja velik delež začetne mase rakete. Na primer, da bi dosegli prvo ubežna hitrostυ = υ 1 = 7,9·10 3 m/s pri u= 3·10 3 m/s (hitrosti pretoka plina med zgorevanjem goriva so reda velikosti 2-4 km/s) začetna masa enostopenjska raketa mora biti približno 14-kratna končna masa. Za dosego končne hitrosti υ = 4 u razmerje naj bo 50.

Gibanje curka temelji na zakonu o ohranitvi gibalne količine in to je neizpodbitno. Le veliko problemov je rešenih na različne načine. Predlagam naslednje. Najenostavnejši reaktivni motor: komora, v kateri se z zgorevanjem goriva vzdržuje stalni tlak; v spodnjem dnu komore je luknja, skozi katero izteka plin z določeno hitrostjo. Po zakonu o ohranitvi gibalne količine se kamera začne premikati (resnice). Drug način. Na spodnjem dnu komore je luknja, tj. Površina spodnjega dna je manjša od površine zgornjega dna za površino luknje. Produkt tlaka in površine daje silo. Sila, ki deluje na zgornje dno je večja kot na spodnje (zaradi razlike v površinah), dobimo neuravnoteženo silo, ki spravi komoro v gibanje. F = p (S1-S2) = pSholes, kjer je S1 območje zgornjega dna, S2 je območje spodnjega dna, Sholes je območje luknje. Če rešite težave tradicionalna metoda in rezultat, ki sem ga predlagal, bo enak. Metoda, ki sem jo predlagal, je bolj zapletena, vendar pojasnjuje dinamiko reaktivnega pogona. Reševanje nalog z zakonom o ohranitvi gibalne količine je enostavnejše, vendar ne pojasni, od kod izvira sila, ki spravi kamero v gibanje.

Impulz(količino gibanja) telesa imenujemo fizično vektorska količina, ki je kvantitativna značilnost gibanje naprej tel. Impulz je označen r. Telesni impulz enako zmnožku telesno maso na njegovo hitrost, tj. izračuna se po formuli:

Smer vektorja impulza sovpada s smerjo vektorja hitrosti telesa (usmerjen tangentno na trajektorijo). Enota za impulz je kg∙m/s.

Skupna gibalna količina sistema teles enako vektor vsota impulzov vseh teles sistema:

Sprememba gibalne količine enega telesa se najde po formuli (upoštevajte, da je razlika med končnim in začetnim impulzom vektorska):

kje: str n – impulz telesa v začetnem trenutku, str k – do končnega. Glavna stvar je, da ne zamenjate zadnjih dveh konceptov.

Absolutno elastičen učinekabstraktni model trk, pri katerem se ne upoštevajo izgube energije zaradi trenja, deformacije itd. Upoštevane niso nobene druge interakcije razen neposrednega stika. Pri absolutno elastičnem udarcu na fiksno površino je hitrost predmeta po udarcu po velikosti enaka hitrosti predmeta pred udarcem, to pomeni, da se velikost impulza ne spremeni. Spremeni se lahko le njegova smer. V tem primeru vpadni kot enak kotu razmišljanja.

Absolutno neelastičen udarec- udarec, zaradi katerega se telesi povežeta in nadaljujeta svoje nadaljnje gibanje kot eno telo. Na primer, ko kroglica iz plastelina pade na katero koli površino, popolnoma ustavi svoje gibanje, ko trčita dva avtomobila, se aktivira avtomatska spenjača in se nadaljujeta skupaj.

Zakon ohranitve gibalne količine

Pri medsebojnem delovanju teles se lahko impulz enega telesa delno ali v celoti prenese na drugo telo. Če na sistem teles ne delujejo zunanje sile drugih teles, se tak sistem imenuje zaprto.

V zaprtem sistemu vektorska vsota impulzov vseh teles, vključenih v sistem, ostane konstantna za kakršne koli interakcije teles tega sistema med seboj. Ta temeljni naravni zakon se imenuje zakon ohranitve gibalne količine (LCM)

. Njegove posledice so Newtonovi zakoni. Newtonov drugi zakon v obliki gibalne količine lahko zapišemo na naslednji način:

Kot izhaja iz te formule, če na sistem teles ne deluje nobena zunanja sila ali je delovanje zunanjih sil kompenzirano (rezultanta sile je enaka nič), potem je sprememba gibalne količine enaka nič, kar pomeni, da je skupna gibalna količina sistem je ohranjen:

Podobno lahko sklepamo o enakosti projekcije sile na izbrano os na nič. Če zunanje sile ne delujejo samo vzdolž ene od osi, se projekcija gibalne količine na to os ohrani, na primer:

Podobne zapise lahko naredimo tudi za druge koordinatne osi. Tako ali drugače morate razumeti, da se lahko sami impulzi spreminjajo, vendar njihova vsota ostaja nespremenjena. Zakon o ohranjanju gibalne količine v mnogih primerih omogoča iskanje hitrosti medsebojno delujočih teles, tudi če vrednosti delujočih sil niso znane.

Možne so situacije, ko je zakon o ohranitvi gibalne količine izpolnjen le delno, to je le pri projekciji na eno os. Če na telo deluje sila, se njegova gibalna količina ne ohrani. Vedno pa lahko izberete os tako, da je projekcija sile na to os enaka nič. Potem bo projekcija impulza na to os ohranjena. Praviloma je ta os izbrana vzdolž površine, po kateri se telo premika.

Večdimenzionalni primer FSI. Vektorska metoda

V primerih, ko se telesa ne gibljejo vzdolž ene ravne črte, je treba v splošnem primeru, da bi uporabili zakon o ohranitvi gibalne količine, to opisati vzdolž koordinatne osi vključeni v nalogo. Ampak rešitev podobna naloga lahko močno poenostavite, če uporabite vektorsko metodo. Uporablja se, če eno od teles pred ali po udarcu miruje. Potem je zakon o ohranitvi gibalne količine zapisan na enega od naslednjih načinov:

Iz pravil za dodajanje vektorjev sledi, da morajo trije vektorji v teh formulah tvoriti trikotnik. Za trikotnike velja kosinusni izrek.

  • Nazaj
  • Naprej

Kako se uspešno pripraviti na CT pri fiziki in matematiki?

Za uspešno pripravo na CT pri fiziki in matematiki je med drugim treba izpolniti tri najpomembnejše pogoje:

  1. Preučite vse teme in dokončajte vse teste in naloge v izobraževalnih gradivih na tem spletnem mestu. Za to ne potrebujete čisto nič, in sicer: tri do štiri ure vsak dan posvetite pripravi na CT iz fizike in matematike, študiju teorije in reševanju nalog. Dejstvo je, da je CT izpit, pri katerem ni dovolj le znanje fizike ali matematike, ampak moraš znati tudi hitro in brez napak reševati. veliko število naloge za različne teme in različne zahtevnosti. Slednjega se lahko naučimo le z reševanjem na tisoče problemov.
  2. Naučite se vseh formul in zakonov v fiziki ter formul in metod v matematiki. Pravzaprav je tudi to zelo preprosto narediti, potrebne formule pri fiziki jih je le okoli 200 kosov, pri matematiki pa še malo manj. Vsak od teh predmetov ima približno ducat standardnih metod za reševanje problemov osnovna raven težave, ki se jih je mogoče tudi naučiti in jih tako rešiti popolnoma samodejno in brez težav pravi trenutek večina DH. Po tem boste morali razmišljati le o najtežjih nalogah.
  3. Udeležite se vseh treh stopenj vadbenega preverjanja znanja iz fizike in matematike. Vsako RT lahko obiščete dvakrat, da se odločite za obe možnosti. Še enkrat, na CT morate poleg sposobnosti hitrega in učinkovitega reševanja problemov ter poznavanja formul in metod znati tudi pravilno načrtovati čas, razporediti moči in kar je najpomembneje, pravilno izpolniti obrazec za odgovore, ne da bi zamenjava številk odgovorov in nalog ali lastnega priimka. Prav tako se je med RT pomembno navaditi na stil zastavljanja vprašanj v problemih, ki se lahko nepripravljenemu človeku na DT zdi zelo nenavaden.

Uspešno, vestno in odgovorno izvajanje teh treh točk vam bo omogočilo, da se boste izkazali na CT odličen rezultat, največ tega, kar ste sposobni.

Ste našli napako?

Če menite, da ste našli napako v izobraževalno gradivo, potem pa o tem pišite po e-pošti. Napako lahko prijavite tudi na socialno omrežje(). V pismu navedite predmet (fizika ali matematika), ime ali številko teme ali testa, številko naloge ali mesto v besedilu (stran), kjer je po vašem mnenju napaka. Opišite tudi, kaj je domnevna napaka. Vaše pismo ne bo ostalo neopaženo, napaka bo popravljena ali pa vam bo razloženo, zakaj ne gre za napako.

Njegovi gibi, tj. velikost .

utrip je vektorska količina, ki v smeri sovpada z vektorjem hitrosti.

Enota SI za impulz: kg m/s .

Gibalna količina sistema teles je enaka vektorski vsoti gibalne količine vseh teles, vključenih v sistem:

Zakon ohranitve gibalne količine

Če na sistem medsebojno delujočih teles dodatno delujejo na primer zunanje sile, potem v tem primeru velja razmerje, ki ga včasih imenujemo zakon spremembe gibalne količine:

Za zaprt sistem (brez zunanjih sil) velja zakon o ohranitvi gibalne količine:

Zakon o ohranitvi gibalne količine lahko pojasni pojav odboja pri streljanju iz puške ali med topniškim ognjem. Prav tako je zakon o ohranitvi gibalne količine temelj principa delovanja vseh reaktivnih motorjev.

Pri odločanju telesne težave Zakon o ohranitvi gibalne količine se uporablja, kadar ni potrebno poznavanje vseh podrobnosti gibanja, pomemben pa je rezultat interakcije teles. Takšni problemi so na primer problemi o udarcih ali trkih teles. Zakon o ohranitvi gibalne količine se uporablja pri obravnavanju gibanja teles s spremenljivo maso, kot so nosilne rakete. Večino mase takšne rakete predstavlja gorivo. V aktivni fazi leta to gorivo izgori, masa rakete na tem delu poti se hitro zmanjša. Prav tako je zakon o ohranitvi gibalne količine potreben v primerih, ko koncept ni uporaben. Težko si je predstavljati situacijo, ko mirujoče telo takoj doseže določeno hitrost. V običajni praksi telesa vedno pospešujejo in pridobivajo hitrost postopoma. Ko pa se elektroni in drugi subatomski delci premikajo, se njihovo stanje nenadoma spremeni, ne da bi ostali v vmesnih stanjih. V takih primerih ni mogoče uporabiti klasičnega pojma "pospešek".

Primeri reševanja problemov

PRIMER 1

telovadba Projektil z maso 100 kg, ki leti vodoravno vzdolž železniški tir s hitrostjo 500 m/s zadene avto s peskom, ki tehta 10 ton, in obstane vanj. Kakšno hitrost bo dosegel avtomobil, če se bo gibal s hitrostjo 36 km/h v nasprotni smeri gibanja izstrelka?
rešitev Sistem avto + projektil je zaprt, zato je v tem primeru mogoče uporabiti zakon o ohranitvi gibalne količine.

Narišimo stanje teles pred interakcijo in po njej.

Pri medsebojnem delovanju izstrelka in avtomobila nastane neelastični udarec. Zakon o ohranitvi gibalne količine bo v tem primeru zapisan kot:

Če izberemo smer osi, ki sovpada s smerjo gibanja avtomobila, zapišemo projekcijo te enačbe na koordinatno os:

od kod prihaja hitrost avtomobila, potem ko vanj zadene izstrelek:

Enote pretvorimo v sistem SI: t kg.

Izračunajmo:

Odgovori Po zadetku granate se bo avto gibal s hitrostjo 5 m/s.

PRIMER 2

telovadba Izstrelek z maso m=10 kg je imel v zgornji točki hitrost v=200 m/s. Na tej točki se je razdelil na dva dela. Manjši del z maso m 1 =3 kg je dobil v isti smeri pod kotom na vodoravno hitrost v 1 =400 m/s. S kakšno hitrostjo in v katero smer bo letel večji del izstrelka?
rešitev Pot izstrelka je parabola. Hitrost telesa je vedno usmerjena tangencialno na trajektorijo. Na zgornji točki trajektorije je hitrost projektila vzporedna z osjo.

Zapišimo zakon o ohranitvi gibalne količine:

Pojdimo od vektorjev k skalarne količine. To naredimo tako, da kvadriramo obe strani vektorske enakosti in uporabimo formule za:

Upoštevajoč, da in tudi, da , najdemo hitrost drugega fragmenta:

Zamenjava številskih vrednosti v nastalo formulo fizikalne količine, izračunajmo:

Smer leta večine izstrelka določimo z:

Če nadomestimo številske vrednosti v formulo, dobimo:

Odgovori večina izstrelek bo letel navzdol s hitrostjo 249 m/s pod kotom na vodoravno smer.

PRIMER 3

telovadba Masa vlaka je 3000 ton, koeficient trenja je 0,02. Kakšna mora biti lokomotiva, da vlak 2 minuti po začetku vožnje doseže hitrost 60 km/h?
rešitev Ker na vlak vpliva ( zunanja sila), sistema ni mogoče šteti za zaprtega in zakon o ohranitvi gibalne količine v tem primeru ni izpolnjen.

Uporabimo zakon spremembe gibalne količine:

Ker je sila trenja vedno usmerjena v nasprotni smeri od gibanja telesa, bo impulz sile trenja vstopil v projekcijo enačbe na koordinatno os (smer osi sovpada s smerjo gibanja vlaka) z znak "minus":

Najnovejši materiali v razdelku:

Raziskovalna jedrska univerza
Raziskovalna jedrska univerza

Nacionalna raziskovalna jedrska univerza "MEPhI" je vodilna ruska univerza na področju usposabljanja inženirjev, strokovnjakov, analitikov, managerjev ...

Analiza ode
Analiza ode "Felice" (G

Oda Felitsa, napisana leta 1782, je prva pesem, ki je Gavrila Romanoviča Deržavina naredila zelo slavnega in ki je postala tudi ...

Severni in južni mongoloidi
Severni in južni mongoloidi

Preprosto je opaziti, da je v državah z vročim podnebjem barva kože ljudi opazno temnejša kot v državah s hladnim podnebjem. Poleg tega se bližje ekvatorju poveča ...