Độ biến thiên động lượng của vật bằng. Xung lực cơ thể. Xung lực. Động cơ phản lực. Công thức

xung lực cơ thể là vector đại lượng vật lý, bằng tích của tốc độ và khối lượng của một vật. Ngoài ra, động lượng của một vật còn có tên thứ hai - động lượng. Hướng động lượng của vật trùng với hướng của vectơ vận tốc. Động lượng của một vật trong hệ C không có đơn vị đo riêng. Do đó, nó được đo bằng các đơn vị có trong thành phần của nó: kilôgam mét trên giây kgm/s.

Công thức 1 - Xung cơ thể.


m là trọng lượng cơ thể

v là tốc độ của cơ thể.

Trên thực tế, động lượng của một vật là một cách giải thích mới của định luật thứ hai của Newton. Trong đó khả năng tăng tốc chỉ đơn giản là được mở rộng. Trong trường hợp này, giá trị Ft được gọi là xung lực và mv được gọi là xung của cơ thể.

Xung lực là một đại lượng vật lý có tính chất vectơ, xác định mức độ tác dụng của lực trong khoảng thời gian nó tác dụng.

Công thức 2 - Định luật II Newton, động lượng của vật.


m là trọng lượng cơ thể

v1 - tốc độ ban đầu thi thể.

v2 - tốc độ cuối cùng thi thể.

a là gia tốc của vật.

p là động lượng của vật.

t1 - thời gian bắt đầu

t2 là lần cuối cùng.

Điều này được thực hiện để có thể tính toán các vấn đề liên quan đến chuyển động của các vật thể có khối lượng thay đổi và ở tốc độ tương đương với tốc độ ánh sáng.

Cách giải thích mới về định luật thứ hai của Newton nên được hiểu như sau. Do tác dụng của lực F trong thời gian t lên một vật có khối lượng m, tốc độ của nó sẽ bằng V.

Trong một hệ kín, độ lớn động lượng không đổi, đây là định luật bảo toàn động lượng. Chúng ta hãy nhớ lại rằng một hệ kín là một hệ không chịu tác dụng của các ngoại lực. Một ví dụ về hệ thống như vậy là hai quả bóng khác nhau chuyển động dọc theo một đường thẳng về phía nhau, với cùng tốc độ. Các quả bóng có cùng đường kính. Không có lực ma sát trong quá trình chuyển động. Vì quả bóng được làm bằng vật liệu khác nhau, thì chúng có khối lượng khác nhau. Nhưng đồng thời, chất liệu đảm bảo độ đàn hồi tuyệt đối của cơ thể.

Do sự va chạm của các quả bóng, quả bóng nhẹ hơn sẽ bật ra với tốc độ cao hơn. Và vật nặng hơn sẽ lăn trở lại chậm hơn. Vì xung lượng của vật do quả bóng nặng truyền tới quả nhẹ hơn lớn hơn xung lực do quả bóng nhẹ truyền cho quả nặng.

Hình 1 - Định luật bảo toàn động lượng.


Nhờ định luật bảo toàn động lượng, chuyển động phản kháng có thể mô tả được. Không giống như các loại chuyển động khác, chuyển động phản ứng không yêu cầu tương tác với các vật thể khác. Ví dụ, một chiếc ô tô chuyển động do lực ma sát đẩy nó ra khỏi bề mặt trái đất. Trong quá trình chuyển động phản lực, sự tương tác với các vật thể khác không xảy ra. Nguyên nhân của nó là do một phần khối lượng của nó bị tách ra khỏi cơ thể ở một tốc độ nhất định. Nghĩa là, một phần nhiên liệu được tách ra khỏi động cơ dưới dạng khí giãn nở, khi chúng chuyển động với tốc độ cực lớn. Theo đó, bản thân động cơ thu được một xung lực nhất định truyền tốc độ cho nó.

SỐ LƯỢNG DI CHUYỂN(xung)- thước đo chuyển động cơ học, bằng tích của một điểm vật chất với tích của khối lượng m và tốc độ v của nó. Lượng chuyển động mv là một đại lượng vectơ, có hướng cùng chiều với tốc độ của điểm. Lượng chuyển động còn được gọi là xung lực

Trong cơ học cổ điển hoàn chỉnh xung lực hệ thống điểm vật chất được gọi là lượng vectơ, bằng tổng tích các khối lượng của các điểm vật chất và tốc độ của chúng:

Tính chất của xung

Tính cộng. Tính chất này có nghĩa là động lượng của một hệ cơ học bao gồm các điểm vật chất bằng tổng động lượng của tất cả các điểm vật chất có trong hệ.

Bất biến đối với phép quay của hệ quy chiếu.

Tiết kiệm.Động lượng không thay đổi trong quá trình tương tác mà chỉ làm thay đổi đặc tính cơ học của hệ. Tính chất này là bất biến đối với các phép biến đổi Galileo. Các tính chất bảo toàn động năng, bảo toàn động lượng và định luật thứ hai của Newton là đủ để suy ra công thức toán học về động lượng.

Xung tổng quát trong cơ học lý thuyết[sửa | sửa văn bản wiki]

Trong cơ học lý thuyết xung lực tổng quátđược gọi là đạo hàm riêng của hệ Lagrange theo vận tốc tổng quát

Nếu Lagrange của hệ không phụ thuộc vào tọa độ tổng quát nào đó thì nhờ các phương trình Lagrange.

Đối với hạt tự do trong cơ học tương đối tính, hàm Lagrange có dạng:, do đó:

Tính độc lập của Lagrangian của một hệ kín với vị trí của nó trong không gian xuất phát từ tính chất đồng nhất của không gian: đối với một hệ cô lập tốt, hành vi của nó không phụ thuộc vào vị trí trong không gian mà chúng ta đặt nó. Theo định lý Noetheris, tính đồng nhất này tuân theo sự bảo toàn một đại lượng vật lý nào đó. Đại lượng này được gọi là xung (thông thường, không tổng quát).

Xung lực là một đại lượng vật lý vectơ, tương đương với sản phẩm lực là thời gian tác dụng của nó, thước đo tác động của lực lên vật thể trong một khoảng thời gian nhất định (trong chuyển động tịnh tiến).

Trong một khoảng thời gian hữu hạn, giá trị này bằng một tích phân nhất định của xung cơ bản của lực, trong đó giới hạn tích phân là các thời điểm bắt đầu và kết thúc khoảng thời gian tác dụng của lực. Trong trường hợp nhiều lực tác động đồng thời thì tổng các xung của chúng bằng xung của hợp lực của chúng trong cùng một thời gian.

Trong chuyển động quay, một mô men lực tác dụng trong một thời gian nhất định sẽ tạo ra xung lực của mômen lực. Xung động lượng là thước đo tác động của mô men lực lên một trục nhất định trong một khoảng thời gian nhất định (trong chuyển động quay):

sản phẩm vector ở đâu.

Định lý về sự biến thiên động lượng của một hệ

Khái niệm xung lực cho phép chúng ta xây dựng định lý về sự thay đổi động lượng của một hệ đối với các hệ tùy ý:

trong đó là xung ban đầu và a là xung lực cuối cùng của một hệ cô lập chỉ tương tác với các hệ khác thông qua các lực. Trên thực tế, trong công thức này, định luật bảo toàn động lượng tương đương với định luật thứ hai của Newton và là tích phân của nó theo thời gian, vì

Định luật bảo toàn động lượng và mô-men xoắn

xung lực

Mục tiêu học tập:đạt được sự hiểu biết về bản chất vật lý của các định luật bảo toàn động lượng và xung lượng góc. Thấm nhuần kỹ năng giải quyết vấn đề một cách độc lập bằng cách sử dụng các luật này.

Văn học

Chủ yếu: Detlaf A. A., Yavorsky B. M. Khóa học vật lý. – M.: trường sau đại học, 1989.– Chương 5, § 5.1 – 5.3.

Thêm vào: Savelyev I.V. Tốt vật lý đại cương. – M.: Nauka, 1987. – T.1, chương 3, § 27 – 29.

Câu hỏi trắc nghiệm chuẩn bị lên lớp

1. Xung lực của cơ thể là gì? Một sự thúc đẩy quyền lực? Đơn vị đo của chúng.

2. Xây dựng định nghĩa về hệ thống các vật thể khép kín.

3. Xây dựng và viết định luật bảo toàn động lượng của một hệ vật?

4. Yếu tố phục hồi là gì? Nó phụ thuộc vào cái gì?

5. Thế nào gọi là va chạm, va chạm đàn hồi, va chạm không đàn hồi?

6. Thế nào gọi là xung lượng góc? Đơn vị đo trong SI.

7. Xây dựng và viết định luật bảo toàn mômen động lượng của một hệ vật và một vật. Nó hợp lệ cho những hệ thống nào?

Thông tin lý thuyết ngắn gọn và công thức cơ bản

Xung lực cơ thể là đại lượng vectơ vật lý bằng tích của khối lượng của một vật và tốc độ của nó và có hướng của tốc độ

Xung là thước đo chuyển động cơ học của một vật có khối lượng cho trước.

Để thay đổi động lượng của một vật thì phải có một lực tác dụng lên nó. Sự thay đổi động lượng sẽ không chỉ phụ thuộc vào độ lớn của lực mà còn phụ thuộc vào thời gian tác dụng của nó.

Một sự thúc đẩy quyền lựcđược gọi là đại lượng vật lý vectơ bằng tích của lực và thời gian tác dụng của nó, tức là

.

Khái niệm xung lực được sử dụng rộng rãi khi giải các bài toán về chuyển động của một số vật tương tác.

Một tập hợp các điểm vật chất (vật thể) bị cô lập về mặt tinh thần chuyển động theo các định luật cơ học cổ điển và tương tác với nhau và với các vật thể không nằm trong tập hợp này được gọi là hệ thống cơ học. Các lực tương tác giữa các phần của một hệ cơ học được gọi là lực bên trong. Các lực mà các vật không thuộc hệ thống tương tác với nhau được gọi là lực bên ngoài.

Là hệ cơ học không chịu tác dụng của ngoại lực

được gọi là đóng cửa hoặc bị cô lập. Trong một hệ cô lập, tổng hình học của các xung của các vật đi vào nó không đổi, nghĩa là

Định luật bảo toàn động lượng đã được ứng dụng rộng rãi khi các vật va chạm nhau.

Với một cú đánh là sự tương tác ngắn hạn của các vật thể xảy ra do sự va chạm của chúng.

Khi các vật thể va chạm vào nhau, chúng bị biến dạng. Trong trường hợp này, động năng mà các vật có trước khi va chạm được chuyển hóa một phần hoặc toàn bộ thành thế năng biến dạng đàn hồi và thành cái gọi là nội năng của các vật.

Để tính đến tổn thất năng lượng, hệ số thu hồi được đưa ra, hệ số này chỉ phụ thuộc vào tính chất vật lýđiện thoại vật liệu Nó được xác định bằng tỉ số giữa thành phần pháp tuyến (so với bề mặt va chạm) của vận tốc tương đối sau va chạm.

về giá trị của nó trước khi va chạm

(Hình.4.1):


Lực va chạm gọi là đàn hồi tuyệt đối nếu sau va chạm các biến dạng xảy ra ở vật biến mất hoàn toàn (động năng của vật trước và sau va chạm không đổi, k = 1).

bạn món quà được gọi là hoàn toàn không co giãn, nếu sau khi va chạm các biến dạng xảy ra trên cơ thể được bảo toàn hoàn toàn ( k= 0). Sau một va chạm hoàn toàn không đàn hồi, các vật chuyển động với vận tốc chung.

Trong trường hợp va chạm trung tâm không đàn hồi của hai vật có khối lượng tốc độ tổng thể chuyển động của các vật này sau va chạm có thể được xác định từ định luật bảo toàn động lượng:

Ở đâu - tốc độ của vật thứ nhất trước khi va chạm; - vận tốc của vật thứ hai trước va chạm.

Một phần động năng của các vật trước khi va chạm sẽ làm biến dạng

Với tác động đàn hồi tập trung, các vật sau va chạm sẽ chuyển động với vận tốc khác nhau. Vận tốc của vật thứ nhất sau va chạm


Vận tốc của vật thứ hai sau va chạm


Khi giải các bài toán cơ học trong hệ mở, định luật bảo toàn động lượng có thể áp dụng được nếu:

a) ngoại lực tác dụng nhưng hợp lực của các lực này bằng không;

b) phép chiếu tổng của tất cả ngoại lực theo một hướng nào đó bằng 0, do đó, hình chiếu của động lượng lên hướng này được bảo toàn, mặc dù bản thân vectơ động lượng không giữ nguyên không đổi.

Mômen động lượng của một vật đối với một trục cố định là một đại lượng vật lý vectơ bằng tích của mô men quán tính của vật đối với trục cố định đó bởi vận tốc góc thân hình:




Động lượng góc của một hệ vật thể là tổng vectơ động lượng góc của tất cả các vật thể trong hệ


Định luật bảo toàn động lượng góc: tổng mô men của ngoại lực tác dụng lên hệ bằng 0

, thì xung lượng góc của hệ là một đại lượng không đổi, tức là


Đối với hai cơ thể:

Ở đâu J 1 , J 2 , ,- mômen quán tính và vận tốc góc của các vật trước khi tương tác;

- các giá trị giống nhau sau khi tương tác.

Đối với một vật có mô men quán tính thay đổi:


Ở đâu J 1 và J 2 - giá trị ban đầu và giá trị cuối cùng của mô men quán tính; - vận tốc góc ban đầu cuối cùng của vật.

Trong nhiệm vụ trên khóa học tổng quát các nhà vật lý thường coi một vật rắn chỉ quay quanh một trục cố định hoặc một trục chuyển động trong không gian song song với chính nó. Trong trường hợp này, các đại lượng vật lý đặc trưng cho chuyển động quay của vật

hướng dọc theo trục quay. Điều này giúp đơn giản hóa việc viết phương trình chuyển động quay của một vật. Bằng cách chọn trục quay làm trục hình chiếu, tất cả các phương trình có thể được viết dưới dạng vô hướng. Trong trường hợp này, dấu của đại lượng , ,M, L được xác định như sau. Một số hướng quay (theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ) được chọn là dương. số lượng , L,Mđược lấy bằng dấu cộng nếu hướng của chúng tương ứng với hướng dương đã chọn, trong nếu không thì- có dấu trừ. Ký hiệu độ lớn luôn trùng với dấu M.

Với sự quay nhanh của vật thể, dấu của cả bốn đại lượng đều trùng nhau; trong chuyển động chậm, hai cặp đại lượng - , LM, - có dấu hiệu trái ngược nhau.

Bảng so sánh các đại lượng và phương trình cơ bản xác định chuyển động quay của một vật thể quanh một trục cố định và chuyển động tịnh tiến của nó, nhấn mạnh sự tương tự của chúng, được đưa ra trong Bảng. 4.1.

Bảng 4.1

Chuyển động tiến về phía trước

Chuyển động quay

Kết quả của ngoại lực

Phương trình cơ bản của động lực học



Tổng mômen của ngoại lực - M

Phương trình cơ bản của động lực học: