Закон сохранения импульса. Подготовка к ГИА.

Закон сохранения импульса Подготовка к ГИА

Учитель: И.О.Виноградова

МБОУ СОШ № 37 п.Тюменский

Цель:

• повторение закона сохранения импульса и решение типовых задач по теме в соответствии с кодификатором ГИА и планом демонстрационного варианта экзаменационной работы

Рене Декарт

Рене Декарт (1596-1650), французский философ, математик, физик и физиолог. Высказал закон сохранения количества движения, определил понятие импульса силы.

Закон сохранения импульса

• Импульсом тела (количеством движения) называют меру механического движения, равную в классической теории произведению массы тела на его скорость. Импульс тела является векторной величиной , направленной так же, как и его скорость .

Абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары

• Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.

• Неупругий удар (тело" прилипает " к стенке):

• Абсолютно упругий удар (тело отскакивает с прежней по величине скоростью )

Закон сохранения импульса при центральном столкновении шаров

Законы сохранения: Закон сохранения импульса

Примеры применения закона сохранения импульса:

1. Любые столкновения тел (биллиардных шаров, автомобилей, элементарных частиц и т.д.);

2. Движение воздушного шарика при выходе из него воздуха;

3. Разрывы тел, выстрелы и т.д.

• Закон сохранения импульса: В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.
• нецентральное соударение
• 1 – импульсы до соударения; 2 – импульсы после соударения; 3 – диаграмма импульсов.

Примеры применения закона сохранения импульса

• Закон строго выполняется в явлениях отдачи при выстреле, явлении реактивного движения, взрывных явлениях и явлениях столкновения тел.
• Закон сохранения импульса применяют: при расчетах скоростей тел при взрывах и соударениях; при расчетах реактивных аппаратов; в военной промышленности при проектировании оружия; в технике - при забивании свай, ковке металлов и т.д.

Закон сохранения импульса служит основой для объяснения обширного круга явлений природы, применяется в различных науках.

Закон сохранения импульса при стрельбе из орудия

Закон сохранения импульса лежит в основе реактивного движения.

• Большая заслуга в развитии теории реактивного движения принадлежит Константину Эдуардовичу Циолковскому.
•   Основоположником теории космических полетов является выдающийся русский ученый Циолковский (1857 - 1935). Он дал общие основы теории реактивного движения, разработал основные принципы и схемы реактивных летательных аппаратов, доказал необходимость использования многоступенчатой ракеты для межпланетных полетов. Идеи Циолковского успешно осуществлены в СССР при постройке искусственных спутников Земли и космических кораблей. 

Реактивное движение

Движение тела, возникающее вследствие отделения от него части его массы с некоторой скоростью, называют реактивным.

• Все виды движения, кроме реактивного, невозможны без наличия внешних для данной системы сил, т. е. без взаимодействия тел данной системы с окружающей средой, а для осуществления реактивного движения не требуется взаимодействия тела с окружающей средой. Первоначально система покоится, т. е. ее полный импульс равен нулю. Когда из системы начинает выбрасываться с некоторой скоростью часть ее массы, то (так как полный импульс замкнутой системы по закону сохранения импульса должен оставаться неизменным) система получает скорость, направленную в противоположную сторону.

Закон сохранения импульса. Выводы

• При взаимодействии изменение импульса тела равно импульсу действующей на это тело силы
• При взаимодействии тел друг с другом изменение суммы их импульсов равно нулю. А если изменение некоторой величины равно нулю, то это означает, что эта величина сохраняется.
• Практическая и экспериментальная проверка закона прошла успешно и в очередной раз было установлено, что векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не изменяется.

Закон сохранения импульса. Выводы

Рассмотрим задачи:

Для придания наиболее эффективного ускорения космическому кораблю струя выхлопных газов, вырывающаяся из сопла его реактивного двигателя, должна быть направлена

• 1) по направлению движения корабля
• 2) противоположно направлению движения корабля
• 3) перпендикулярно направлению движения корабля
• 4) под произвольным углом к направлению движения корабля

Первое тело массой 2 кг движется со скоростью 6 м/с, второе неподвижно. После столкновения оба тела движутся вместе со скоростью 2 м/с. Какова масса второго тела?

• 6 кг
• 2/3 кг
• 3/2 кг
• 4 кг

Всегда ли в инерциальных системах отсчета можно применять законы сохранения механической энергии и импульса к замкнутой системе тел, на которые не действуют внешние силы?

1) Всегда можно применять оба закона.

2) Закон сохранения механической энергии можно применять всегда, закон сохранения импульса — не всегда.

3) Закон сохранения импульса можно применять всегда, закон сохранения механической энергии — не всегда.

4) Оба закона можно применять не всегда.

Тележка массой 10 кг, движущаяся по гладкой горизонтальной поверхности со скоростью 5 м/с, сталкивается с неподвижной тележкой такой же массы и сцепляется с ней. Скорость тележек после взаимодействия равна

2,5

Ответ:______(м/с).

Два шара массами 1 и 0,5 кг движутся навстречу друг другу со скоростями 5 и 4 м/с соответственно. Определите скорость шаров после их абсолютно неупругого столкновения.

• 2

Ответ: ____________(м/с)

Вагон массой 20 т, движущийся со скоростью 0,3 м/с, догоняет вагон массой 30 т, движущийся со скоростью 0,2 м/с. Найдите скорость вагонов после взаимодействия, если удар не упругий.

• 0,24

Ответ: ___________(м/с)

Снаряд массой 100 кг, летящий горизонтально вдоль железнодорожного пути со скоростью 500 м/с, попадает в вагон с песком массой 10 т и застревает в нем. Определите модуль скорости вагона после попадания в него снаряда, если первоначально вагон двигался со скоростью 7,2 км/ч в направлении, противоположном движения снаряда.

• 3

Ответ: ___________(м/с)

Шарик массой 100 г движется с постоянной скоростью 1,5 м/с; после удара о преграду он движется обратно, не меняя скорости по модулю. Определите изменение импульса шарика.

• 0.3

Ответ: ________(кг∙м/с)

Человек массой 80 кг переходит с носа на корму лодки длиной 5 м. Какова масса лодки, если она за время этого перехода переместилась в стоячей воде в обратном направлении на 2 м? Начальная скорость лодки относительно воды равна нулю.

v ~ s

• 120

Ответ: ________(кг)

Тележка массой 20 кг, движущаяся со скоростью 0,8 м/с, сцепляется с другой тележкой массой 30 кг, движущейся навстречу со скоростью 0,2 м/с. Чему равна скорость движения тележек после сцепки, когда тележки будут двигаться вместе?

0,2

Мальчик, ударяя мяч массой 0,7 кг, сообщает ему скорость 15 м/с. Считая продолжительность удара равной 0,02 с, определите силу удара.

• 525

Ответ: ________(Н)

На околоземной орбите космонавт массой 100 кг в открытом космосе выбросил мусорный контейнер массой 20 кг, и контейнер стал удаляться от него со скоростью 1,2 м/с в направлении, противоположном направлению движения космонавта относительно Земли. Как изменилась при этом скорость космонавта относительно Земли? Ответ запишите числом (в м/с).

• 0,24

Для придания наиболее эффективного ускорения космическому кораблю струя выхлопных газов, вырывающаяся из сопла его реактивного двигателя, должна быть направлена

• по направлению движения корабля
• противоположно направлению движения корабля
• перпендикулярно направлению движения корабля
• под произвольным углом к направлению движения корабля

Можно ли двигать парусную лодку, направляя на паруса поток воздуха из мощного вентилятора, находящегося на лодке? Что случится, если дуть мимо паруса?

Когда струя воздуха попадает на парус, лодка остается на месте.

Если дуть мимо паруса, лодка будет двигаться.

После пережигания нити, удерживающей пружину (см рисунок), левая тележка начала двигаться со скоростью 0,4 м/с. На рисунке указаны массы грузов вместе с тележками. С какой по модулю скоростью будет двигаться правая тележка?

• 0,4 м/с
• 0,8 м/с
• 0,2 м/с
• 1,2 м/с

Тележка массой m, движущаяся со скоростью v, сталкивается с неподвижной тележкой той же массы и сцепляется с ней. Импульс тележек после взаимодействия равен

• 0
• mv/2
• mv
• 2mv

Неподвижная лодка вместе с находящимся в ней охотником имеет массу 250 кг. Охотник выстреливает из охотничьего ружья в горизонтальном направлении. Какую скорость получит лодка после выстрела? Масса пули 8 г, а ее скорость при вылете равна 700 м/с.

• 22,4 м/с
• 0,05 м/с
• 0,02 м/с
• 700 м/с

Шары одинаковой массы движутся так, как показано на рисунке, и абсолютно неупруго соударяются. Как будет направлен импульс шаров после соударения?