Vücudun momentumundaki değişim eşittir. Vücut dürtüsü. Güç dürtüsü. Jet tahriki. Formül

Vücut impulsu vektördür fiziksel miktar Bu, bir cismin hızı ile kütlesinin çarpımına eşittir. Ayrıca bir cismin momentumunun ikinci bir adı vardır: momentum. Cismin momentumunun yönü hız vektörünün yönü ile çakışmaktadır. C sistemindeki bir cismin momentumunun kendi ölçü birimi yoktur. Bu nedenle bileşiminde yer alan birimlerle ölçülür: kilogram/saniye kgm/s.

Formül 1 - Vücut dürtüsü.


m vücut ağırlığıdır.

v vücudun hızıdır.

Bir cismin momentumu aslında Newton'un ikinci yasasının yeni bir yorumudur. Hızlanmanın basitçe genişletildiği yer. Bu durumda Ft değerine kuvvetin itici gücü, mv'ye ise vücudun itici gücü adı verildi.

Kuvvet dürtüsü, kuvvetin etki ettiği süre boyunca etki derecesini belirleyen, vektör niteliğindeki fiziksel bir niceliktir.

Formül 2 - Newton'un ikinci yasası, vücut momentumu.


m vücut ağırlığıdır.

v1 - başlangıç ​​hızı bedenler.

v2 - son hız bedenler.

a vücudun ivmesidir.

p vücudun momentumudur.

t1 - başlangıç ​​zamanı

t2 son zamandır.

Bu, değişken kütleli cisimlerin ışık hızıyla karşılaştırılabilir hızlardaki hareketiyle ilgili sorunları hesaplamak mümkün olacak şekilde yapıldı.

Newton'un ikinci yasasının yeni yorumu şu şekilde anlaşılmalıdır. F kuvvetinin t süresi boyunca m kütleli bir cisme etki etmesi sonucunda hızı V'ye eşit olacaktır.

Kapalı bir sistemde momentumun büyüklüğü sabittir, bu momentumun korunumu yasasıdır. Kapalı bir sistemin dış kuvvetlerden etkilenmeyen bir sistem olduğunu hatırlayalım. Böyle bir sistemin bir örneği, düz bir yol boyunca birbirine doğru hareket eden iki farklı top olabilir. aynı hız. Toplar aynı çapa sahiptir. Hareket sırasında sürtünme kuvveti yoktur. Toplar yapıldığı için farklı malzemeler, o zaman farklı kütlelere sahipler. Ancak aynı zamanda malzeme cisimlerin mutlak esnekliğini de sağlar.

Topların çarpışması sonucunda hafif olan daha yüksek bir hızla seker. Ve ağır olan daha yavaş geri dönecektir. Çünkü daha ağır bir topun daha hafif olana verdiği itme kuvveti, hafif bir topun ağır olana verdiği itme kuvvetinden daha büyüktür.

Şekil 1 - Momentumun korunumu yasası.


Momentumun korunumu yasası sayesinde reaktif hareket tanımlanabilir. Diğer hareket türlerinden farklı olarak reaktif hareket, diğer cisimlerle etkileşimi gerektirmez. Örneğin bir araba, onu dünya yüzeyinden uzağa iten sürtünme kuvveti nedeniyle hareket eder. Jet hareketi sırasında diğer cisimlerle etkileşim meydana gelmez. Sebebi, kütlesinin bir kısmının vücuttan belli bir hızla ayrılmasıdır. Yani yakıtın bir kısmı, muazzam bir hızla hareket ederken, genişleyen gazlar halinde motordan ayrılır. Buna göre motorun kendisi, kendisine hız kazandıran belirli bir dürtü kazanır.

HAREKET MİKTARI(nabız)- maddi bir nokta için kütlesi m ve hızı v'nin çarpımına eşit olan mekanik hareket ölçüsü. Hareket miktarı mv, noktanın hızıyla aynı yönde yönlendirilmiş bir vektör miktarıdır. Hareket miktarına aynı zamanda itme de denir.

Klasik mekanikte tamamlandı dürtü maddi nokta sistemleri denir vektör miktarı, maddi noktaların kütlelerinin ve hızlarının çarpımlarının toplamına eşittir:

Dürtü özellikleri

Toplanabilirlik. Bu özellik, maddi noktalardan oluşan bir mekanik sistemin momentumunun, sistemdeki tüm maddi noktaların momentumunun toplamına eşit olduğu anlamına gelir.

Referans sisteminin dönüşüne göre değişmezlik.

Kaydediliyor. Sistemin yalnızca mekanik özelliklerini değiştiren etkileşimler sırasında momentum değişmez. Bu özellik Galilean dönüşümlerine göre değişmezdir. Kinetik enerjinin korunumu, momentumun korunumu ve Newton'un ikinci yasasının özellikleri momentumun matematiksel formülünü elde etmek için yeterlidir.

Teorik mekanikte genelleştirilmiş etki[düzenle|wiki metnini düzenle]

Teorik mekanikte genelleştirilmiş dürtü Lagrange sisteminin genelleştirilmiş hıza göre kısmi türevi denir

Sistemin Lagrange'ı genelleştirilmiş bir koordinata bağlı değilse, o zaman Lagrange denklemleri sayesinde.

Göreli mekanikte serbest bir parçacık için Lagrange fonksiyonu şu şekildedir:

Kapalı bir sistemin Lagrangian'ının uzaydaki konumundan bağımsızlığı, uzayın homojenlik özelliğinden kaynaklanır: iyi yalıtılmış bir sistem için davranışı, onu uzayda nereye yerleştirdiğimize bağlı değildir. Noetheriz teoremine göre bu homojenlik belirli bir fiziksel miktarın korunmasından kaynaklanmaktadır. Bu miktara dürtü denir (sıradan, genelleştirilmemiş).

Kuvvet dürtüsü vektörel bir fiziksel niceliktir, ürüne eşit kuvvet, eylemin süresidir; kuvvetin belirli bir süre boyunca (ileriye doğru hareket halinde) bir cisim üzerindeki etkisinin bir ölçüsüdür.

Sonlu bir zaman periyodu boyunca bu değer, kuvvetin temel dürtüsünün belirli bir integraline eşittir; burada entegrasyon sınırları, kuvvetin etki zaman periyodunun başlangıç ​​ve bitiş anlarıdır. Birkaç kuvvetin eşzamanlı etkisi durumunda, bunların impulslarının toplamı, aynı zaman içindeki bileşkelerinin impulslarına eşittir.

Dönme hareketinde, belirli bir süre etki eden bir kuvvet anı, kuvvet momentinin bir itici gücünü yaratır. Momentum darbesi, belirli bir süre boyunca (dönme hareketinde) bir kuvvet momentinin belirli bir eksene göre etkisinin bir ölçüsüdür:

vektör çarpımı nerede.

Bir sistemin momentumundaki değişime ilişkin teorem

Kuvvet darbesi kavramı, keyfi sistemler için bir sistemin momentumundaki değişime ilişkin bir teorem formüle etmemizi sağlar:

diğer sistemlerle yalnızca kuvvetler aracılığıyla etkileşime giren izole bir sistemin başlangıç ​​ve a son dürtüsü nerede. Aslında bu formülasyonda momentumun korunumu yasası Newton'un ikinci yasasına eşdeğerdir ve onun zaman içindeki integralidir, çünkü

MOMENTUM VE MOMENTİN KORUNUMU YASALARI

DÜRTÜ

Öğrenme hedefi: Momentumun korunumu ve açısal momentum yasalarının fiziksel özünü anlamayı başarmak. Bu yasaları kullanarak sorunları bağımsız olarak çözme becerilerini aşılayın.

Edebiyat

Ana: Detlaf A.A., Yavorsky B.M. Fizik dersi. - M.: Yüksek Lisans, 1989.– Bölüm 5, § 5.1 – 5.3.

Ek olarak: Savelyev I.V. Kuyu genel fizik. – M.: Nauka, 1987. – T.1, bölüm 3, § 27 – 29.

Derse hazırlanmak için test soruları

1. Bir cismin itici gücü nedir? Bir güç dürtüsü mü? Ölçü birimleri.

2. Kapalı bir cisimler sisteminin tanımını formüle edin.

3. Bir cisimler sistemi için momentumun korunumu yasasını formüle edip yazınız mı?

4. Kurtarma faktörü nedir? Neye bağlıdır?

5. Çarpma, elastik çarpma, esnek olmayan çarpma ne denir?

6. Açısal momentuma ne denir? SI cinsinden ölçü birimi.

7. Bir cisim ve tek cisimden oluşan bir sistem için açısal momentumun korunumu yasasını formüle edin ve yazın. Hangi sistemler için geçerlidir?

Kısa teorik bilgiler ve temel formüller

Vücut dürtüsü bir cismin kütlesi ile hızının çarpımına eşit ve hız yönüne sahip fiziksel bir vektör miktarıdır

Nabız Belirli bir kütleye sahip bir cismin mekanik hareketinin bir ölçüsüdür.

Bir cismin momentumunu değiştirmek için ona bir kuvvet etki etmelidir. Momentumdaki değişim sadece kuvvetin büyüklüğüne değil aynı zamanda etki zamanına da bağlı olacaktır.

Bir güç dürtüsü kuvvetin çarpımına ve eylem zamanına eşit olan vektör fiziksel miktarına denir, yani.

.

Kuvvet darbesi kavramı, birbiriyle etkileşen birden fazla cismin hareketi ile ilgili problemleri çözerken yaygın olarak kullanılır.

Klasik mekaniğin yasalarına göre hareket eden ve birbirleriyle ve bu kümeye dahil olmayan cisimlerle etkileşime giren, zihinsel olarak izole edilmiş maddi noktalar (cisimler) kümesine mekanik sistem denir. Mekanik bir sistemin gövdeleri arasındaki etkileşim kuvvetlerine iç denir. Sistemin parçası olmayan cisimlerin etkileşime girdiği kuvvetlere dış denir.

Dış kuvvetlerin etkisinde olmayan mekanik bir cisim sistemi

kapalı veya izole edilmiş olarak adlandırılır. Yalıtılmış bir sistemde, sisteme giren cisimlerin itkilerinin geometrik toplamı sabit kalır, yani

Momentumun korunumu yasası, cisimler çarpıştığında geniş uygulama alanı buldu.

Bir darbe ile cisimlerin çarpışması sonucu ortaya çıkan kısa süreli etkileşimidir.

Cisimler birbirleriyle çarpıştıklarında deformasyona uğrarlar. Bu durumda cisimlerin çarpmadan önce sahip olduğu kinetik enerji kısmen veya tamamen elastik deformasyonun potansiyel enerjisine ve cisimlerin iç enerjisine dönüştürülür.

Enerji kayıplarını hesaba katmak için yalnızca aşağıdakilere bağlı olan bir geri kazanım katsayısı uygulanır: fiziksel özellikler malzeme tel. Çarpmadan sonraki bağıl hızın normal bileşeninin (çarpma yüzeyine göre) oranıyla belirlenir.

çarpmadan önceki değerine

(Şekil 4.1):


Etkiye kesinlikle elastik denir,Çarpma sonrasında gövdelerde meydana gelen deformasyonlar tamamen ortadan kalkarsa (Çarpma öncesi ve sonrası vücudun kinetik enerjisi değişmeden kalırsa), k = 1).

sen hediyeye kesinlikle esnek olmayan denir, darbeden sonra gövdelerde meydana gelen deformasyonlar tamamen korunmuşsa ( k= 0). Tamamen esnek olmayan bir çarpışmadan sonra cisimler ortak bir hızla hareket eder.

Kütleli iki cismin elastik olmayan merkezi çarpışması durumunda Ve genel hız Bu cisimlerin çarpışmadan sonraki hareketi momentumun korunumu yasasından belirlenebilir:

Nerede - ilk cismin çarpışmadan önceki hızı; - ikinci cismin çarpışmadan önceki hızı.

Çarpmadan önce cisimlerin kinetik enerjisinin bir kısmı deformasyon işine gidecek

Elastik bir merkezi darbe ile, çarpışmadan sonraki cisimler farklı hızlarda hareket edecektir. Çarpmadan sonraki ilk cismin hızı


Çarpmadan sonraki ikinci cismin hızı


Açık sistemlerde mekanik problemleri çözerken momentumun korunumu yasası aşağıdaki durumlarda uygulanabilir:

a) dış kuvvetler etki eder, ancak bu kuvvetlerin sonucu sıfırdır;

b) hepsinin toplamının projeksiyonu dış kuvvetler bazı yönlerde sıfırdır, bu nedenle momentum vektörünün kendisi sabit kalmasa da momentumun bu yöne izdüşümü korunur.

Bir cismin sabit bir eksene göre momentum momenti, cismin aynı eksene göre atalet momentinin çarpımına eşit bir vektör fiziksel niceliktir. açısal hız vücut:




Bir cisimler sisteminin açısal momentumu, sistemdeki tüm cisimlerin açısal momentumunun vektör toplamıdır


Açısal momentumun korunumu yasası: Sisteme uygulanan dış kuvvetlerin ortaya çıkan momenti sıfıra eşittir

ise sistemin açısal momentumu sabit bir miktardır, yani


İki beden için:

Nerede J 1 , J 2 , ,– etkileşim öncesinde cisimlerin eylemsizlik momenti ve açısal hızları;

- etkileşimden sonra aynı değerler.

Atalet momenti değişebilen bir cisim için:


Nerede J 1 ve J 2 – eylemsizlik momentinin başlangıç ​​ve son değeri; Ve – Cismin başlangıçtaki son açısal hızları.

Görevlerde genel kurs fizikçiler genellikle katı bir cismin yalnızca sabit bir eksen etrafında veya uzayda kendisine paralel hareket eden bir eksen etrafında dönmesini düşünürler. Bu durumda cismin dönme hareketini karakterize eden fiziksel nicelikler

dönme ekseni boyunca yönlendirilir. Bu, bir cismin dönme hareketi denklemlerinin yazılmasını basitleştirmeyi mümkün kılar. Dönme eksenini projeksiyon ekseni olarak seçerek tüm denklemler skaler biçimde yazılabilir. Bu durumda büyüklüklerin işaretleri , ,M, L aşağıdaki gibi belirlenir. Bazı dönüş yönleri (saat yönünde veya saat yönünün tersine) pozitif olarak seçilmiştir. Miktarlar , L,M yönleri seçilen pozitif yöne karşılık geliyorsa artı işaretiyle alınır. aksi takdirde– eksi işaretiyle. Büyüklük işareti her zaman işaretle eşleşir M.

Vücudun hızlandırılmış dönüşüyle ​​\u200b\u200bdört büyüklüğün hepsinin işaretleri çakışır; ağır çekimde iki çift nicelik - , L Ve M, - Zıt işaretlere sahip.

Bir cismin sabit bir eksen etrafında dönme hareketini ve öteleme hareketini belirleyen temel büyüklüklerin ve denklemlerin analojileri vurgulanarak karşılaştırılması Tablo'da verilmiştir. 4.1.

Tablo 4.1

İleri hareket

Dönme hareketi

Dış kuvvetlerin sonucu

Dinamiğin temel denklemi



Dış kuvvetlerin toplam momenti – M

Dinamiğin temel denklemi: