Keha impulsi muutus on võrdne. Keha impulss. Jõuimpulss. Reaktiivmootor. Valem

Keha impulss on vektor füüsiline kogus, mis võrdub keha kiiruse ja selle massi korrutisega. Samuti on keha impulsil teine ​​nimi - impulss. Keha impulsi suund langeb kokku kiirusvektori suunaga. Keha impulssil C-süsteemis ei ole oma mõõtühikut. Seetõttu mõõdetakse seda selle koostises sisalduvates ühikutes: kilogrammomeeter sekundis kgm/s.

Vormel 1 – kehaimpulss.


m on kehakaal.

v on keha kiirus.

Keha impulss on tegelikult Newtoni teise seaduse uus tõlgendus. Milles kiirendust lihtsalt laiendati. Sel juhul nimetati väärtust Ft jõu impulsiks ja mv keha impulsiks.

Jõuimpulss on vektoriseloomuline füüsikaline suurus, mis määrab jõu mõjuastme selle aja jooksul, mille jooksul see toimib.

Vormel 2 – Newtoni teine ​​seadus, keha impulss.


m on kehakaal.

v1 - alguskiirus kehad.

v2 - lõppkiirus kehad.

a on keha kiirendus.

p on keha impulss.

t1 - algusaeg

t2 on viimane aeg.

Seda tehti selleks, et oleks võimalik arvutada probleeme, mis on seotud muutuva massiga kehade liikumisega valguse kiirusega võrreldavatel kiirustel.

Newtoni teise seaduse uut tõlgendust tuleks mõista järgmiselt. Jõu F mõjul aja t kehale massiga m muutub selle kiirus võrdseks V-ga.

Suletud süsteemis on impulsi suurus konstantne, see on impulsi jäävuse seadus. Tuletagem meelde, et suletud süsteem on süsteem, mida välised jõud ei mõjuta. Sellise süsteemi näide oleks kaks erinevat palli, mis liiguvad mööda sirget rada üksteise poole, koos sama kiirus. Pallid on sama läbimõõduga. Liikumisel puuduvad hõõrdejõud. Kuna pallid on valmistatud erinevad materjalid, siis on neil erinev mass. Kuid samal ajal tagab materjal kehade absoluutse elastsuse.

Kuulide kokkupõrke tagajärjel põrkab kergem suuremal kiirusel maha. Ja raskem veereb aeglasemalt tagasi. Kuna keha impulss, mille raskem kuul annab kergemale, on suurem kui kerge palli poolt raskele pallile antud impulss.

Joonis 1 – impulsi jäävuse seadus.


Tänu impulsi jäävuse seadusele saab kirjeldada reaktiivset liikumist. Erinevalt teistest liikumisviisidest ei vaja reaktiivne liikumine suhtlemist teiste kehadega. Näiteks auto liigub hõõrdejõu mõjul, mis tõukab selle maapinnast eemale. Joa liikumise ajal ei toimu koostoimet teiste kehadega. Selle põhjuseks on selle massi osa eraldumine kehast teatud kiirusega. See tähendab, et osa kütusest eraldatakse mootorist paisuvate gaaside kujul, samal ajal kui need liiguvad tohutu kiirusega. Vastavalt sellele omandab mootor ise teatud impulsi, mis annab sellele kiiruse.

LIIKUMISE SUMMA(pulss)- mehaanilise liikumise mõõt, mis on materjali punkti jaoks võrdne selle massi m ja kiiruse v korrutisega. Liikumise maht mv on vektorsuurus, mis on suunatud samamoodi nagu punkti kiirus. Liikumise suurust nimetatakse ka impulsiks

Klassikalises mehaanikas täielik impulss nimetatakse materiaalsete punktide süsteeme vektori suurus, võrdne materiaalsete punktide masside ja nende kiiruse korrutistega:

Impulsi omadused

Aditiivsus. See omadus tähendab, et materiaalsetest punktidest koosneva mehaanilise süsteemi impulss on võrdne kõigi süsteemi kuuluvate materiaalsete punktide impulsi summaga.

Invariantsus võrdlussüsteemi pöörlemise suhtes.

Säilitamine. Impulss ei muutu interaktsioonide ajal, mis muudavad ainult süsteemi mehaanilisi omadusi. See omadus on invariantne Galilei teisenduste suhtes Kineetilise energia jäävuse, impulsi jäävuse ja Newtoni teise seaduse omadused on piisavad impulsi matemaatilise valemi tuletamiseks

Üldistatud impulss teoreetilises mehaanikas[redigeeri|muuda vikiteksti]

Teoreetilises mehaanikas üldistatud impulss nimetatakse Lagrangi süsteemi osatuletiseks üldistatud kiiruse suhtes

Kui süsteemi Lagrange ei sõltu mingist üldistatud koordinaadist, siis Lagrange'i võrrandite alusel.

Vaba osakese jaoks relativistlikus mehaanikas on Lagrange'i funktsioon kujul:, seega:

Suletud süsteemi Lagrange'i sõltumatus oma asukohast ruumis tuleneb ruumi homogeensuse omadusest: hästi isoleeritud süsteemi puhul ei sõltu selle käitumine sellest, kuhu ruumi me selle asetame. Noetherise teoreemi kohaselt järgib see homogeensus teatud füüsikalise suuruse säilimist. Seda suurust nimetatakse impulsiks (tavaliseks, mitte üldistavaks).

Jõuimpulss on vektorfüüsikaline suurus, võrdne tootega jõud on selle toimeaeg, jõu mõju kehale teatud ajaperioodi jooksul (edasiliikumisel).

Piiratud aja jooksul on see väärtus võrdne jõu elementaarimpulsi teatud integraaliga, kus integratsiooni piirid on jõu mõjuperioodi alguse ja lõpu hetk. Mitme jõu samaaegsel toimel on nende impulsside summa võrdne nende resultandi impulsiga samal ajal.

Pöörleval liikumisel tekitab teatud aja mõjuv jõumoment jõumomendi impulsi. Impulss on jõumomendi mõju mõõt antud telje suhtes teatud aja jooksul (pöördliikumisel):

kus on vektorkorrutis.

Teoreem süsteemi impulsi muutumise kohta

Jõuimpulsi mõiste võimaldab sõnastada suvaliste süsteemide jaoks teoreemi süsteemi impulsi muutumise kohta:

kus on isoleeritud süsteemi algus- ja a lõppimpulss, mis interakteerub teiste süsteemidega ainult jõudude kaudu. Tegelikult on impulsi jäävuse seadus selles sõnastuses samaväärne Newtoni teise seadusega ja on selle integraal ajas, kuna

MOMENTUMI JA PÖÖRDEMOMENDI JÄLJUMISE SEADUSED

IMPULSS

Õppeeesmärk: saavutada arusaam impulsi ja nurkimpulsi jäävuse seaduste füüsikalisest olemusest. Sisestage oskusi nende seaduste abil iseseisvalt probleeme lahendada.

Kirjandus

Peamine: Detlaf A. A., Yavorsky B. M. Füüsika kursus. – M.: lõpetanud kool, 1989.– 5. peatükk, § 5.1 – 5.3.

Lisaks: Saveljev I.V. Noh üldfüüsika. – M.: Nauka, 1987. – T.1, ptk 3, § 27 – 29.

Testiküsimused tunniks valmistumiseks

1. Mis on keha impulss? Jõuimpulss? Nende mõõtühikud.

2. Sõnastada kehade suletud süsteemi definitsioon.

3. Sõnastada ja kirjutada üles kehade süsteemi impulsi jäävuse seadus?

4. Mis on taastumistegur? Millest see oleneb?

5. Mida nimetatakse löök, elastne löök, mitteelastne löök?

6. Mida nimetatakse nurkimpulsiks? Mõõtühik SI-s.

7. Sõnasta ja kirjuta üles kehade süsteemi ja ühe keha impulsimomendi jäävuse seadus. Milliste süsteemide jaoks see kehtib?

Lühike teoreetiline teave ja põhivalemid

Keha impulss on füüsikaline vektorsuurus, mis võrdub keha massi ja kiiruse korrutisega ning millel on kiiruse suund

Pulss on antud massiga keha mehaanilise liikumise mõõt.

Keha impulsi muutmiseks peab sellele mõjuma jõud. Impulsi muutus ei sõltu mitte ainult jõu suurusest, vaid ka selle mõju ajast.

Jõuimpulss nimetatakse vektorfüüsikaliseks suuruseks, mis võrdub jõu ja selle toimeaja korrutisega, s.o.

.

Jõuimpulsi mõistet kasutatakse laialdaselt mitme vastastikku mõjuva keha liikumisega seotud probleemide lahendamisel.

Vaimselt isoleeritud materiaalsete punktide (kehade) kogumit, mis liiguvad vastavalt klassikalise mehaanika seadustele ja interakteeruvad üksteisega ja kehadega, mis sellesse komplekti ei kuulu, nimetatakse mehaaniliseks süsteemiks. Mehaanilise süsteemi kehade vastastikmõju jõude nimetatakse sisemiseks. Jõud, millega süsteemi mittekuuluvad kehad interakteeruvad, nimetatakse välisteks.

Mehaaniline kehade süsteem, millele välised jõud ei mõju

nimetatakse suletud või isoleeritud. Isoleeritud süsteemis jääb sinna sisenevate kehade impulsside geomeetriline summa konstantseks, st

Kehade kokkupõrkel on impulsi jäävuse seadus leidnud laialdast rakendust.

Lööbiga on kehade lühiajaline vastastikmõju, mis tekib nende kokkupõrke tagajärjel.

Kui kehad üksteisega kokku põrkuvad, toimub nende deformatsioon. Sel juhul muundatakse kehade kineetiline energia enne kokkupõrget osaliselt või täielikult elastse deformatsiooni potentsiaalseks energiaks ja kehade nn siseenergiaks.

Energiakadude arvessevõtmiseks võetakse kasutusele taaskasutuskoefitsient, mis sõltub ainult füüsikalised omadused materjal tel. See määratakse löögijärgse suhtelise kiiruse normaalkomponendi suhtega (löögipinna suhtes).

selle mõju enne väärtust

(Joonis 4.1):


Lööki nimetatakse absoluutselt elastseks, kui pärast lööki kaovad kehades tekkinud deformatsioonid täielikult (keha kineetiline energia enne ja pärast kokkupõrget jääb muutumatuks, k = 1).

U kingitust nimetatakse absoluutselt mitteelastseks, kui pärast lööki säilivad kehades esinevad deformatsioonid täielikult ( k= 0). Pärast täiesti mitteelastset lööki liiguvad kehad ühise kiirusega.

Kahe massiga keha mitteelastse kesklöögi korral Ja üldine kiirus nende kehade liikumist pärast kokkupõrget saab määrata impulsi jäävuse seadusega:

Kus - esimese keha kiirus enne kokkupõrget; - teise keha kiirus enne kokkupõrget.

Osa kehade kineetilisest energiast enne kokkupõrget läheb deformatsioonitööle

Elastse kesklöögi korral liiguvad kehad pärast lööki erineva kiirusega. Esimese keha kiirus pärast kokkupõrget


Teise keha kiirus pärast kokkupõrget


Avatud süsteemide mehaanika probleemide lahendamisel saab impulsi jäävuse seadust rakendada, kui:

a) mõjuvad välisjõud, kuid nende jõudude resultant on null;

b) kõigi summa projektsioon välised jõud mõnes suunas on null, seetõttu säilib impulsi projektsioon sellele suunale, kuigi impulsi vektor ise ei jää konstantseks.

Keha impulsimoment fikseeritud telje suhtes on vektorfüüsikaline suurus, mis võrdub keha inertsmomendi korrutisega sama telje suhtes nurkkiirus keha:




Kehade süsteemi nurkimpulss on süsteemi kõigi kehade impulsimomentide vektorsumma


Nurkmomendi jäävuse seadus: süsteemile rakenduvate välisjõudude tekkiv moment on võrdne nulliga

, siis on süsteemi nurkimpulss konstantne suurus, st


Kahe keha jaoks:

Kus J 1 , J 2 , ,– kehade inertsimoment ja nurkkiirused enne vastastikmõju;

- samad väärtused pärast interaktsiooni.

Ühe keha puhul, mille inertsmoment võib varieeruda:


Kus J 1 ja J 2 – inertsmomendi alg- ja lõppväärtus; Ja – keha esialgsed lõplikud nurkkiirused.

Ülesannetes peal üldkursus füüsikud arvestavad tavaliselt jäiga keha pöörlemist ainult ümber fikseeritud telje või endaga paralleelselt ruumis liikuva telje. Sel juhul keha pöörlevat liikumist iseloomustavad füüsikalised suurused

suunatud piki pöörlemistelge. See võimaldab lihtsustada keha pöörlemisliikumise võrrandite kirjutamist. Valides projektsioonide teljeks pöördetelje, saab kõik võrrandid kirjutada skalaarses vormis. Sel juhul koguste märgid , ,M, L määratakse järgmiselt. Mõni pöörlemissuund (päripäeva või vastupäeva) on valitud positiivseks. Kogused , L,M võetakse plussmärgiga, kui nende suund vastab valitud positiivsele suunale, sisse muidu– miinusmärgiga. Suuruse märk sobib alati märgiga M.

Keha kiirendatud pöörlemisel langevad kõigi nelja suuruse märgid kokku; aegluubis kaks paari suurusi - , L Ja M, - omavad vastupidiseid märke.

Tabelis on toodud põhisuuruste ja võrrandite võrdlus, mis määravad keha pöörleva liikumise ümber fikseeritud telje ja selle translatsioonilise liikumise, rõhutades nende analoogiat. 4.1.

Tabel 4.1

Edasi liikumine

Pöörlev liikumine

Väliste jõudude tagajärg

Dünaamika põhivõrrand



Väliste jõudude kogumoment – M

Dünaamika põhivõrrand: