Захаванне лінейнага імпульсу
Закон захавання імпульсу сцвярджае, што калі на два аб'екты, якія сутыкаюцца, не дзейнічае знешняя сіла, то імпульс аб'ектаў да сутыкнення роўны імпульсу аб'ектаў пасля сутыкнення.
p1 + p2 = p1 ' + p2 ' …………………….. Раўнанне 1.4
m 1 v 1 + m 2 v 2 = m 1 v 1 ' + m 2 v 2 '
Калі пасля сутыкнення абодва аб'екты зліпнуцца разам,
m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'
дзе: m1 = маса аб'екта 1, m2 = маса аб'екта 2, v1 = хуткасць аб'екта 1 да сутыкнення, v2 = хуткасць аб'екта 2 да сутыкнення, v1 ' = хуткасць аб'екта 1 пасля сутыкнення, v2 ' = хуткасць аб'екта 2 пасля сутыкнення, v' = хуткасць абодвух аб'ектаў пасля сутыкнення
v або v' мае дадатны знак, калі аб'ект рухаецца направа, і адмоўны знак, калі рухаецца налева. Калі напрамкі руху аб'ектаў невядомыя, але абодва аб'екты рухаюцца ў процілеглых напрамках, то v або v' мае дадатны знак, а другі — адмоўны. Калі абодва аб'екты рухаюцца ў адным кірунку, v або v' абодвух аб'ектаў мае адзін і той жа кірунак. Дадатны або адмоўны знак паказвае кірунак руху аб'екта.
20 канцэптуальных пытанняў і адказаў пра захаванне лінейнага імпульсу:
1. Пытанне: Што такое лінейны імпульс? Адказ: Лінейны імпульс, які часта называюць проста імпульсам, — гэта здабытак масы аб'екта і яго хуткасці. Гэта вектарная велічыня, якая падаецца �= .
2. Пытанне: Як закон захавання лінейнага імпульсу ўжываецца пры сутыкненнях? Адказ: Поўны імпульс сістэмы да сутыкнення роўны поўнаму імпульсу пасля сутыкнення, пры ўмове, што на сістэму не дзейнічаюць знешнія сілы.
3. Пытанне: У якіх выпадках захоўваецца лінейны імпульс? Адказ: Лінейны імпульс захоўваецца ва ўсіх выпадках, калі сумарная знешняя сіла, якая дзейнічае на сістэму, роўная нулю.
4. Пытанне: Як рухаецца ракета ў космасе наперад, калі на яе не дзейнічае знешняя сіла? Адказ: Ракета ў космасе выкідвае газы назад, і дзякуючы захаванню імпульсу ракета рухаецца наперад. Імпульс выкінутых газаў і ракеты застаецца роўным і процілеглым, захоўваючы чысты імпульс, роўны нулю.
5. Пытанне: Чаму фігурыст круціцца хутчэй, калі падцягвае рукі? Адказ: Калі фігурыст падцягвае рукі, ён памяншае свой момант інэрцыі. Каб захаваць вуглавы момант, яго хуткасць кручэння павінна павялічвацца.
6. Пытанне: Ці можа захавацься імпульс, калі на сістэму дзейнічае знешняя сіла? Адказ: На працягу ўсяго часу дзеяння знешняй сілы імпульс не захоўваецца. Аднак на працягу кароткіх прамежкаў часу змяненне можа быць нязначным, і імпульс прыблізна захоўваецца.
7. Пытанне: Што такое няпругкі сутыкненне адносна імпульсу? Адказ: Пры няпругкім сутыкненні імпульс захоўваецца, а кінетычная энергія — не. Падчас сутыкнення аб'екты могуць зліпацца або дэфармавацца.
8. Пытанне: Як сістэма можа набраць імпульс без знешняй сілы? Адказ: Сістэма не можа набраць імпульс без знешняй сілы. Трэці закон Ньютана гарантуе, што дзеянні ўнутры сістэмы выклікаюць роўныя і процілеглыя па кірунку рэакцыі, таму чысты імпульс застаецца нязменным.
9. Пытанне: Што такое імпульс і як ён звязаны з імпульсам? Адказ: Імпульс — гэта змена імпульсу аб'екта. Ён задаецца здабыткам сілы, якая дзейнічае на аб'ект, на час, на працягу якога яна дзейнічае. Імпульс — гэта таксама вектарная велічыня.
10. Пытанне: Як падушкі бяспекі ў аўтамабілях выкарыстоўваюць канцэпцыю імпульсу? Адказ: Падушкі бяспекі павялічваюць час, на працягу якога адбываецца сутыкненне. Гэта памяншае сілу, якую адчуваюць пасажыры, змяняючы імпульс больш паступова і памяншаючы траўмы.
11. Пытанне: Чым адрозніваецца адскок ад прыліпання з пункту гледжання захавання імпульсу пры сутыкненнях? Адказ: У абодвух выпадках імпульс захоўваецца. Аднак, калі аб'екты адскокваюць, яны могуць абменьвацца большай кінетычнай энергіяй, чым калі яны прыліпаюць адзін да аднаго.
12. Пытанне: Ці можа асобны аб'ект мець захаваны імпульс? Адказ: Імпульс ізаляванага аб'екта захоўваецца, калі на яго не дзейнічае знешняя сіла.
13. Пытанне: Як імпульс звязаны з трэцім законам Ньютана? Адказ: Трэці закон Ньютана сцвярджае, што кожнае дзеянне мае роўнае па кірунку і процідзеянне. Гэта забяспечвае ўраўнаважванне змяненняў імпульсу паміж узаемадзейнічаючымі аб'ектамі, што прыводзіць да захавання імпульсу.
14. Пытанне: Чаму куля, выпушчаная з вінтоўкі, выклікае адскок? Адказ: Па меры таго, як куля набірае імпульс паступовага руху, вінтоўка набывае такі ж імпульс паступовага руху з-за захавання імпульсу.
15. Пытанне: Ці можа імпульс быць роўны нулю ў сістэме з рухомымі аб'ектамі? Адказ: Так, калі вектарная сума ўсіх асобных момантаў роўная нулю. Напрыклад, два аб'екты з аднолькавай масай і хуткасцю, якія рухаюцца ў процілеглых напрамках, маюць нулявы чысты імпульс.
16. Пытанне: Як рух цэнтра мас звязаны з захаваннем імпульсу? Адказ: Рух цэнтра мас сістэмы непасрэдна звязаны з агульным імпульсам сістэмы. Калі знешнія сілы не дзейнічаюць, цэнтр мас будзе рухацца з пастаяннай хуткасцю.
17. Пытанне: Ці заўсёды захоўваецца імпульс пры выбухах? Адказ: Так, агульны імпульс да выбуху (звычайна роўны нулю) роўны агульнаму імпульсу пасля, нават калі часткі могуць рухацца ў розных напрамках.
18. Пытанне: Як гульцы ў більярд выкарыстоўваюць прынцыпы захавання імпульсу? Адказ: Пры ўдары па мячах для більярда гульцы прадбачаць, як будуць рухацца мячы пасля сутыкнення, зыходзячы з прынцыпу захавання імпульсу, што дазваляе ім прадказваць вынікі кідкоў.
19. Пытанне: Чаму аўтамабіль не спыняецца адразу пасля выключэння рухавіка? Адказ: З-за свайго імпульсу. Калі на яго не дзейнічае знешняя сіла (напрыклад, трэнне), ён будзе працягваць рух.
20. Пытанне: У сістэме з двух аб'ектаў, калі імпульс аднаго аб'екта павялічваецца, што адбываецца з імпульсам іншага? Адказ: Імпульс іншага аб'екта паменшыцца на такую ж велічыню ў процілеглым кірунку, захоўваючы агульны імпульс.
Разуменне захавання лінейнага імпульсу з'яўляецца асновай фізікі і мае шырокае прымяненне — ад базавай механікі да складаных абласцей даследавання.
