Mabadiliko ya kasi ya mwili ni sawa na. Msukumo wa mwili. Msukumo wa nguvu. Uendeshaji wa ndege. Mfumo

Msukumo wa mwili ni vekta wingi wa kimwili, ambayo ni sawa na bidhaa ya kasi ya mwili na wingi wake. Pia, kasi ya mwili ina jina la pili - kasi. Mwelekeo wa kasi ya mwili unafanana na mwelekeo wa vector ya kasi. Kasi ya mwili katika mfumo wa C haina kitengo chake cha kipimo. Kwa hiyo, inapimwa katika vitengo vilivyojumuishwa katika muundo wake: kilogrammometer kwa kilo ya pili ya kilom / s.

Mfumo 1 - Msukumo wa mwili.


m ni uzito wa mwili.

v ni kasi ya mwili.

Kasi ya mwili ni, kwa kweli, tafsiri mpya ya sheria ya pili ya Newton. Ambayo kuongeza kasi ilipanuliwa tu. Katika kesi hii, thamani Ft iliitwa msukumo wa nguvu, na mv iliitwa msukumo wa mwili.

Msukumo wa nguvu ni kiasi cha kimwili cha asili ya vekta ambayo huamua kiwango cha hatua ya nguvu katika kipindi cha muda ambacho kinafanya.

Mfumo 2 - sheria ya pili ya Newton, kasi ya mwili.


m ni uzito wa mwili.

v1 - kasi ya kuanzia miili.

v2 - kasi ya mwisho miili.

a ni kuongeza kasi ya mwili.

p ni kasi ya mwili.

t1 - wakati wa kuanza

t2 ni wakati wa mwisho.

Hii ilifanyika ili iwezekanavyo kuhesabu matatizo yanayohusiana na harakati ya miili ya molekuli ya kutofautiana na kwa kasi kulinganishwa na kasi ya mwanga.

Tafsiri mpya ya sheria ya pili ya Newton inapaswa kueleweka kama ifuatavyo. Kama matokeo ya hatua ya nguvu F wakati wa t kwenye mwili wa misa m, kasi yake itakuwa sawa na V.

Katika mfumo wa kufungwa, ukubwa wa kasi ni mara kwa mara, hii ni sheria ya uhifadhi wa kasi. Tukumbuke kuwa mfumo uliofungwa ni mfumo ambao hauathiriwi na nguvu za nje. Mfano wa mfumo kama huo itakuwa mipira miwili isiyofanana inayotembea kwenye njia iliyonyooka kuelekea kila mmoja, na kasi sawa. Mipira ina kipenyo sawa. Hakuna nguvu za msuguano wakati wa harakati. Kwa kuwa mipira imetengenezwa vifaa mbalimbali, basi wana misa tofauti. Lakini wakati huo huo, nyenzo huhakikisha elasticity kabisa ya miili.

Kama matokeo ya mgongano wa mipira, ile nyepesi itaruka kwa kasi ya juu. Na ile nzito itarudi nyuma polepole zaidi. Kwa kuwa msukumo wa mwili unaotolewa na mpira mzito kwa mtu mwepesi ni mkubwa kuliko msukumo unaotolewa na mpira mwepesi kwa ule mzito.

Kielelezo 1 - Sheria ya uhifadhi wa kasi.


Shukrani kwa sheria ya uhifadhi wa kasi, mwendo tendaji unaweza kuelezewa. Tofauti na aina nyingine za mwendo, mwendo tendaji hauhitaji mwingiliano na miili mingine. Kwa mfano, gari hutembea kwa sababu ya nguvu ya msuguano, ambayo huisukuma mbali na uso wa dunia. Wakati wa mwendo wa ndege, mwingiliano na miili mingine haifanyiki. Sababu yake ni kujitenga kwa sehemu ya wingi wake kutoka kwa mwili kwa kasi fulani. Hiyo ni, sehemu ya mafuta hutenganishwa na injini kwa namna ya gesi zinazopanuka, wakati zinasonga kwa kasi kubwa. Ipasavyo, injini yenyewe hupata msukumo fulani, ambao hutoa kasi kwake.

KIASI CHA HARAKATI(mapigo ya moyo)- kipimo cha mwendo wa kimakanika, sawa na ncha ya nyenzo kwa bidhaa ya wingi wake m na kasi v. Kiasi cha mwendo mv ni wingi wa vekta, iliyoelekezwa kwa njia sawa na kasi ya uhakika. Kiasi cha mwendo pia huitwa msukumo

Katika mechanics classical kamili msukumo mifumo ya pointi za nyenzo huitwa wingi wa vekta, sawa na jumla ya bidhaa za wingi wa pointi za nyenzo na kasi yao:

Tabia za msukumo

Kuongeza. Mali hii ina maana kwamba kasi ya mfumo wa mitambo inayojumuisha pointi za nyenzo ni sawa na jumla ya kasi ya pointi zote za nyenzo zilizojumuishwa katika mfumo.

Kutobadilika kwa heshima na mzunguko wa mfumo wa kumbukumbu.

Uhifadhi. Kasi haibadilika wakati wa mwingiliano ambao hubadilisha tu sifa za mitambo za mfumo. Sifa hii haibadiliki kuhusiana na mabadiliko ya Galilaya. Sifa za uhifadhi wa nishati ya kinetiki, uhifadhi wa kasi na sheria ya pili ya Newton inatosha kupata fomula ya hisabati kwa kasi.

Msukumo wa jumla katika mechanics ya kinadharia[hariri|hariri maandishi ya wiki]

Katika mechanics ya kinadharia msukumo wa jumla inaitwa derivative ya sehemu ya mfumo wa Lagrangi kwa heshima na kasi ya jumla

Ikiwa Lagrangian ya mfumo haitegemei uratibu fulani wa jumla, basi kwa mujibu wa hesabu za Lagrange.

Kwa chembe isiyolipishwa katika mechanics ya uhusiano, kazi ya Lagrange ina fomu:, kwa hivyo:

Uhuru wa Lagrangian wa mfumo wa kufungwa kutoka kwa nafasi yake katika nafasi hufuata kutoka kwa mali ya homogeneity ya nafasi: kwa mfumo uliotengwa vizuri, tabia yake haitegemei wapi katika nafasi tunayoiweka. Kulingana na nadharia ya Noetheris, usawa huu unafuata uhifadhi wa kiasi fulani cha kimwili. Kiasi hiki kinaitwa msukumo (wa kawaida, sio wa jumla).

Msukumo wa nguvu ni wingi wa vekta kimwili, sawa na bidhaa nguvu ni wakati wa hatua yake, kipimo cha athari ya nguvu kwenye mwili kwa muda fulani (katika mwendo wa mbele).

Kwa kipindi cha muda, thamani hii ni sawa na kiungo fulani cha msukumo wa msingi wa nguvu, ambapo mipaka ya ushirikiano ni wakati wa mwanzo na mwisho wa muda wa hatua ya nguvu. Katika kesi ya hatua ya wakati huo huo ya nguvu kadhaa, jumla ya msukumo wao ni sawa na msukumo wa matokeo yao wakati huo huo.

Katika mwendo wa mzunguko, wakati wa nguvu, kutenda kwa muda fulani, hujenga msukumo wa wakati wa nguvu. Msukumo wa kasi ni kipimo cha athari ya muda wa nguvu kuhusiana na mhimili fulani kwa kipindi fulani cha muda (katika mwendo wa mzunguko):

bidhaa ya vector iko wapi.

Nadharia juu ya mabadiliko ya kasi ya mfumo

Wazo la msukumo wa nguvu huturuhusu kuunda nadharia juu ya mabadiliko katika kasi ya mfumo wa mifumo ya kiholela:

iko wapi mwanzo na a ni msukumo wa mwisho wa mfumo uliotengwa ambao unaingiliana na mifumo mingine kupitia nguvu tu. Kwa kweli, katika uundaji huu sheria ya uhifadhi wa kasi ni sawa na sheria ya pili ya Newton na ni muhimu kwa wakati, kwani.

SHERIA ZA UHIFADHI WA KASI NA MWENDO

Msukumo

Lengo la kujifunza: kufikia ufahamu wa kiini cha kimwili cha sheria za uhifadhi wa kasi na kasi ya angular. Weka ujuzi katika kutatua matatizo kwa kujitegemea kwa kutumia sheria hizi.

Fasihi

Kuu: Detlaf A. A., Yavorsky B. M. Kozi ya Fizikia. -M.: shule ya kuhitimu, 1989.– Sura ya 5, § 5.1 - 5.3.

Ziada: Savelyev I.V. Vizuri fizikia ya jumla. - M.: Nauka, 1987. - T.1, sura ya 3, § 27 - 29.

Maswali ya mtihani kujiandaa kwa ajili ya darasa

1. Ni nini msukumo wa mwili? Msukumo wa nguvu? Vitengo vyao vya kipimo.

2. Tengeneza ufafanuzi wa mfumo wa kufungwa wa miili.

3. Kuunda na kuandika sheria ya uhifadhi wa kasi kwa mfumo wa miili?

4. Sababu ya kurejesha ni nini? Je, inategemea nini?

5. Ni nini kinachoitwa athari, athari ya elastic, athari ya inelastic?

6. Ni nini kinachoitwa kasi ya angular? Kitengo cha kipimo katika SI.

7. Kuunda na kuandika sheria ya uhifadhi wa kasi ya angular kwa mfumo wa miili na mwili mmoja. Je, ni kwa mifumo gani?

Maelezo mafupi ya kinadharia na kanuni za kimsingi

Msukumo wa mwili ni kiasi cha vekta ya kimwili sawa na bidhaa ya wingi wa mwili na kasi yake na kuwa na mwelekeo wa kasi.

Mapigo ya moyo ni kipimo cha mwendo wa mitambo ya mwili wenye misa fulani.

Ili kubadilisha kasi ya mwili, nguvu lazima ifanyie kazi. Mabadiliko ya kasi hayatategemea tu ukubwa wa nguvu, lakini pia kwa wakati wa hatua yake.

Msukumo wa nguvu inaitwa wingi wa kimwili wa vector sawa na bidhaa ya nguvu na wakati wa hatua yake, i.e.

.

Dhana ya msukumo wa nguvu hutumiwa sana wakati wa kutatua matatizo kuhusu mwendo wa miili kadhaa inayoingiliana.

Seti iliyotengwa kiakili ya pointi za nyenzo (miili) inayotembea kulingana na sheria za mechanics ya classical na kuingiliana na kila mmoja na kwa miili isiyojumuishwa katika seti hii inaitwa mfumo wa mitambo. Nguvu za mwingiliano kati ya miili ya mfumo wa mitambo huitwa ndani. Nguvu ambazo miili ambayo si sehemu ya mfumo huingiliana huitwa nje.

Mfumo wa mitambo ya miili ambayo haifanyiwi kazi na nguvu za nje

inayoitwa kufungwa au kutengwa. Katika mfumo wa pekee, jumla ya kijiometri ya msukumo wa miili inayoingia inabaki mara kwa mara, yaani

Sheria ya uhifadhi wa kasi imepata matumizi makubwa wakati miili inapogongana.

Kwa pigo ni mwingiliano wa muda mfupi wa miili ambayo hutokea kama matokeo ya mgongano wao.

Wakati miili inapogongana, hupitia mabadiliko. Katika kesi hii, nishati ya kinetic ambayo miili iliyokuwa nayo kabla ya athari inabadilishwa kwa sehemu au kabisa kuwa nishati inayowezekana ya deformation ya elastic na kuwa kinachojulikana nishati ya ndani ya miili.

Ili kuzingatia hasara za nishati, mgawo wa kurejesha huletwa, ambayo inategemea tu mali za kimwili nyenzo tel. Imedhamiriwa na uwiano wa sehemu ya kawaida (kuhusiana na uso wa athari) wa kasi ya jamaa baada ya athari.

kwa thamani yake kabla ya athari

(Mchoro.4.1):


Athari inaitwa elastic kabisa, ikiwa baada ya athari kasoro zilizotokea kwenye miili hupotea kabisa (nishati ya kinetic ya mwili kabla na baada ya athari bado haijabadilika, k = 1).

U zawadi inaitwa inelastic kabisa, ikiwa baada ya athari kasoro zinazotokea kwenye miili zimehifadhiwa kabisa ( k= 0). Baada ya athari ya inelastic kabisa, miili huenda kwa kasi ya kawaida.

Katika kesi ya athari ya kati ya inelastic ya miili miwili yenye wingi Na kasi ya jumla harakati ya miili hii baada ya athari inaweza kuamua kutoka kwa sheria ya uhifadhi wa kasi:

Wapi - kasi ya mwili wa kwanza kabla ya athari; - kasi ya mwili wa pili kabla ya athari.

Sehemu ya nishati ya kinetic ya miili kabla ya athari itaenda kwenye kazi ya deformation

Kwa athari ya kati ya elastic, miili baada ya athari itasonga kwa kasi tofauti. Kasi ya mwili wa kwanza baada ya athari


Kasi ya mwili wa pili baada ya athari


Wakati wa kutatua shida za mechanics katika mifumo wazi, sheria ya uhifadhi wa kasi inaweza kutumika ikiwa:

a) nguvu za nje hutenda, lakini matokeo ya nguvu hizi ni sifuri;

b) makadirio ya jumla ya yote nguvu za nje kwa mwelekeo fulani ni sifuri, kwa hivyo, makadirio ya kasi kwenye mwelekeo huu yanahifadhiwa, ingawa vekta ya kasi yenyewe haibaki sawa.

Wakati wa kasi wa mwili unaohusiana na mhimili uliowekwa ni idadi ya vekta sawa na bidhaa ya wakati wa hali ya mwili inayohusiana na mhimili sawa na. kasi ya angular mwili:




Kasi ya angular ya mfumo wa miili ni jumla ya vekta ya kasi ya angular ya miili yote kwenye mfumo.


Sheria ya uhifadhi wa kasi ya angular: wakati unaotokana na nguvu za nje zinazotumiwa kwenye mfumo ni sawa na sifuri

, basi kasi ya angular ya mfumo ni wingi wa mara kwa mara, yaani


Kwa miili miwili:

Wapi J 1 , J 2 , ,- wakati wa inertia na kasi ya angular ya miili kabla ya mwingiliano;

- maadili sawa baada ya mwingiliano.

Kwa mwili mmoja ambao wakati wa hali mbaya unaweza kutofautiana:


Wapi J 1 na J 2 - thamani ya awali na ya mwisho ya wakati wa inertia; Na - kasi ya awali ya angular ya mwili.

Katika majukumu kozi ya jumla wanafizikia kwa kawaida huzingatia mzunguko wa mwili mgumu tu kuzunguka mhimili uliowekwa au mhimili unaosogea katika nafasi sambamba na yenyewe. Katika kesi hiyo, kiasi cha kimwili kinachoonyesha mwendo wa mzunguko wa mwili

kuelekezwa kando ya mhimili wa mzunguko. Hii inafanya uwezekano wa kurahisisha uandishi wa milinganyo ya mwendo wa mzunguko wa mwili. Kwa kuchagua mhimili wa mzunguko kama mhimili wa makadirio, milinganyo yote inaweza kuandikwa kwa fomu ya scalar. Katika kesi hii, ishara za kiasi , ,M, L kuamuliwa kama ifuatavyo. Mwelekeo fulani wa mzunguko (saa au kinyume cha saa) umechaguliwa kuwa chanya. Kiasi , L,M huchukuliwa na ishara ya kuongeza ikiwa mwelekeo wao unalingana na mwelekeo mzuri uliochaguliwa, ndani vinginevyo- na alama ya minus. Ishara ya ukubwa daima inalingana na ishara M.

Kwa mzunguko wa kasi wa mwili, ishara za idadi zote nne zinapatana; kwa mwendo wa polepole, jozi mbili za idadi - , L Na M, - kuwa na ishara kinyume.

Ulinganisho wa kiasi cha msingi na usawa ambao huamua mwendo wa mzunguko wa mwili karibu na mhimili uliowekwa na mwendo wake wa kutafsiri, kusisitiza ulinganifu wao, hutolewa katika Jedwali. 4.1.

Jedwali 4.1

Harakati ya mbele

Harakati ya mzunguko

Matokeo ya nguvu za nje

Equation ya msingi ya mienendo



Jumla ya wakati wa nguvu za nje - M

Mlinganyo wa kimsingi wa mienendo: