Закон сохранения импульса и энергии в технике быту

Закон сохранения импульса, кинетическая и потенциальные энергии, мощность силы

Пусть кроме внутренних сил на систему действуют внешние силы $ ↖<→>$ и $ ↖<→>$. Для каждого тела можно записать уравнение $∆p↖<→>=F↖<→>∆t$. Сложив левые и правые части этих уравнений, получим: В левой части стоит геометрическая сумма изменений импульсов всех тел системы, равная изменению импульса самой системы — $<> >↖<→>$.С учетом этого равенство $<∆p_1>↖<→>+<∆p_2>↖<→>=( ↖<→>+ ↖<→>)∆t$ можно записать: где $F↖<→>$ — сумма всех внешних сил, действующих на тело.

Полученный результат означает, что импульс системы могут изменить только внешние силы, причем изменение импульса системы направлено так же, как суммарная внешняя сила. В этом суть закона изменения импульса механической системы. Из уравнения $<> >↖<→>=F↖<→>∆t$ вытекает закон сохранения импульса.

Закон сохранения импульса и энергии в технике быту

Отсюда вывод, т.

е. закон сохранения импульса: геометрическая сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему у остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой .

Примером проявления закона сохранения импульса является реактивное движение. Оно наблюдается в природе (движение осьминога) и очень широко применяется в технике (водометный катер, огнестрельное оружие, движение ракет и маневрирование космических кораблей). 1! Физическая величина, равная произведению модуля силы на модуль перемещения и косинус угла между ними (рис.

8), называется механической работой: А = Fs cos а. Работа — величина скалярная. Единица работы — джоуль (Дж). 1 Дж — это работа, совершаемая силой в 1 Н при перемещении на 1 м.

В зависимости от направлений векторов силы и перемещения механическая работа может быть положительной, отрицательной или равной нулю.

Для импульса системы тел выполняется закон сохранения, который справедлив только для замкнутых физических систем.

В общем случае замкнутой называют систему, которая не обменивается энергией и массой с телами и полями, не входящими в нее. В механике замкнутой называют систему, на которую не действуют внешние силы или действие этих сил скомпенсировано. В этом случае p1 = р2, где pl — начальный импульс системы, а р2 — конечный.

В случае двух тел, входящих в систему, это выражение имеет вид m1v1 + m2v2 = m1″v1″ + m2″v2″. где ml и m2 — массы тел, а v1 и v2 — скорости до взаимодействия, v1″ и v2″ — скорости после взаимодействия (рис. 5). Эта формула и является математическим выражением закона сохранения импульса: импульс замкнутой физической системы сохраняется при любых взаимодействиях, происходящих внутри этой системы.

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

Примером абсолютно неупругого удара может служить попадание пули (или снаряда) в баллистический маятник. Маятник представляет собой ящик с песком массой M.

подвешенный на веревках (рис. 1.21.1). Пуля массой m. летящая горизонтально со скоростью попадает в ящик и застревает в нем.

По отклонению маятника можно определить скорость пули. При m < m="" почти="" вся="" кинетическая="" энергия="" пули="" переходит="" во="" внутреннюю="" энергию.="" при="" m="M" –="" во="" внутреннюю="" энергию="" переходит="" половина="" первоначальной="" кинетической="" энергии.="" наконец,="" при="" неупругом="" соударении="" движущегося="" тела="" большой="" массы="" с="" неподвижным="" телом="" малой="" массы="" (="" m="">> М )

Программа курса

Атомы и молекулы, их размеры и массы.

Взаимодействие атомов в молекуле.

Диффузия. Броуновское движение.

Тепловое движение частиц. Скорость теплового движения частиц. Основные положения атомно-молекулярного учения о строении вещества. Температура. Измерение температуры.

Вещество во Вселенной: агрегатные состояния вещества, состояние вещества на Земле, газ – основное состояние вещества во Вселенной, межзвёздная пыль.

Основные признаки газообразного состояния вещества.

Свойства газов. Давление газа. Объяснение давления газа на основе атомно-молекулярного учения о строении вещества.

Применение свойств газов. Основные свойства жидкостей. Тепловое движение молекул в жидкости. Поверхностное натяжение жидкостей.

Смачивание и несмачивание. Капиллярность. Значение поверхностного натяжения в природе, технике и быту. Испарение и конденсация.