Импульс что такое в физике: Импульс — урок. Физика, 9 класс.

Физика 9 кл. Импульс тела. Закон сохранения импульса

Подробности

Просмотров: 341

1. Что называют импульсом тела?

Импульсом тела называется величина, равная произведению массы тела на его скорость.

Иногда вместо термина «импульс» используется термин «количество движения».

2. Что можно сказать о направлениях векторов импульса и скорости движущегося тела?

Импульс – векторная величина.
Направление вектора импульса тела всегда совпадает с направлением вектора скорости движения тела.

3. Что принимают за единицу импульса?

За единицу импульса в СИ принимают импульс тела массой 1 кг, движущегося со скоростью 1 м/с.
Единицей импульса тела в СИ является 1 кг • м/с.

4. Как рассчитать импульс тела?

При расчетах величины импульса тела пользуются уравнением для проекций векторов:

В зависимости от направления вектора скорости по отношению к выбранной оси X и, соответственно, от знака его проекции,

проекция вектора импульса может быть как положительной, так и отрицательной.

5. Можно ли сказать, что тело обладает импульсом потому, что на него действует сила?

Нет, сила, действующая на тело, является причиной изменения импульса тела.

6. Может ли импульс тела равняться нулю?

Если скорость тела равна нулю, т.е. тело находится в состоянии покоя, то и импульс тела равен нулю.

7. О чём свидетельствует опыт?

При взаимодействии тел их импульсы могут изменяться.

Два шарика одинаковой массы подвешивают на нитяных петлях к укрепленной на кольце штатива деревянной линейке.

Шарик 2 отклоняют от вертикали на угол а и отпускают.
Вернувшись в прежнее положение, он ударяет по шарику I и останавливается.
При этом шарик 1 приходит в движение и отклоняется на тот же угол а.
В результате взаимодействия шаров импульс каждого из них изменился:
на сколько уменьшился импульс правого шара, на, столько же увеличился импульс левого шара. |

Импульс каждого из тел, входящих в замкнутую систему, может меняться в результате их взаимодействия друг с другом.

8. Что такое замкнутая система тел?

Если два или несколько тел взаимодействуют только между собой, т. е. не подвергаются воздействию внешних сил, то эти тела образуют замкнутую систему.
Импульс каждого из тел, входящих в замкнутую систему, может меняться в результате их взаимодействия друг с другом.

9. Что такое незамкнутая система тел?

Незамкнутая система тел — это система тел, взаимодействующих между собой, на которую, кроме того, действуют и какие-то внешние силы.
В таком случае общий импульс системы не будет сохраняться.
Он изменяется.
А изменение импульса равно импульсу той силы, которая приложена к системе.

Например:

Стоящего на льду конькобежца может заставить сдвинуться с места (изменить импульс) толчок его товарища, то есть сила извне системы.
Но если конькобежец будет тянуть одной своей рукой другую, то это не изменит его импульс.

10. В чем состоит закон сохранения импульса?

Закон сохранения импульса:

Векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не меняется с течением времени при любых движениях и взаимодействиях этих тел.

Формула закона сохранения импульса в векторном виде:

где
слева – сумма импульсов тел до взаимодействия
справа – сумма импульсов тел после взаимодействия

11. В каких случаях выполняется закон сохранения импульса?

а) Закон сохранения импульса выполняется для замкнутых систем, т.е. когда на систему не действуют внешние силы.

б) Закон сохранения импульса выполняется и в том случае, если на тела системы действуют внешние силы, но векторная сумма их равна нулю.

12. Какова формула закона сохранения импульса в виде уравнения, в которое входили бы массы и скорости этих тел, для замкнутой системы?

Формула закона сохранения импульса в векторном виде:

или

Расчетная формула закона сохранения импульса в проекциях векторов для решения задач:

где
m₁ и m₂ – массы взаимодействующих тел (кг),
v_1x и v_2x – проекции векторов скорости тел (м/с)
(со штрихом – до взаимодействия, без штриха – после взаимодействия).

Следующая страница – смотреть

Назад в “Оглавление” – смотреть

Импульс силы. Импульс тела | Частная школа. 8 класс

Конспект по физике для 8 класса «Импульс силы. Импульс тела». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое импульс силы. Что такое импульс тела.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике

---

Причиной изменения скорости тела является действие на него других тел. Например, футболист толкнул лежащий на газоне мяч, и мяч покатился. Другими словами, на тело массой m, которое первоначально покоилось, в течение времени Δt подействовала некоторая сила F. В результате этого за малый промежуток времени Δt тело приобрело скорость υ.

ИМПУЛЬС СИЛЫ

Выясним, какая сила требуется для того, чтобы за время At скорость тела изменилась от значения υ₀ до значения υ. По второму закону Ньютона F = ma.

Вспомним формулу ускорения:

Подставим в формулу второго закона Ньютона формулу ускорения. В результате получим

Откуда

ИМПУЛЬС ТЕЛА

Физическую величину, равную произведению массы тела на скорость его движения, называют импульсом тела или количеством движения тела. Импульс тела обозначается буквой p:

Если тело покоится, то его импульс равен нулю. Импульс тела — векторная величина. Направление вектора импульса совпадает с направлением вектора скорости тела. Под телом здесь понимается материальная точка.

ЕДИНИЦЫ ИМПУЛЬСА

Единицей импульса в СИ является килограмм-метр в секунду (1 кг•м/с)

Если мы говорим об импульсе тела, то его единицы получают простой подстановкой единиц массы и единиц скорости в формулу (2). Для того чтобы получить единицы импульса силы, вспомним, что 1 Н = 1 кг • 1 м/с². Тогда

ИМПУЛЬС ТЕЛА И ВТОРОЙ ЗАКОН НЬЮТОНА

И. Ньютон формулировал свой закон следующим образом: «Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует».

Действительно, из формулы (1) можно записать:

Говоря «изменение количества движения», Ньютон имел в виду изменение импульса тела, поэтому второй закон Ньютона можно переформулировать следующим образом: изменение импульса в единицу времени равно действующей на тело силе.

При помощи этого закона можно выразить взаимосвязь между импульсом силы и изменением импульса тела:

Математическая формулировка второго закона Ньютона, строго говоря, справедлива в случае, когда приложенная к телу сила в течение времени её действия постоянна, т. е. не меняется ни по направлению, ни по величине.

Объясняя свой второй закон, И. Ньютон писал: «Если какая-нибудь сила производит некоторое количество движения, то двойная сила производит двойное, тройная — тройное, будут ли они приложены разом все вместе или же последовательно и постепенно. Это количество движения… всегда происходит по тому же направлению, как и производящая его сила».

Импульс силы равен изменению импульса тела.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ

Найдём импульс силы и изменение импульса тела для мяча, по которому ударил футболист. Пусть известно, что масса мяча равна 400 г, скорость, которую он приобрёл после удара, 30 м/с, сила, с которой нога действовала на мяч, 1500 Н, а время удара равно 8 • 10

-3 с.

Запишем условие задачи и решим её.

---

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Импульс силы. Импульс тела».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Просмотров: 6 226

Momentum in Physics – манекены

Авторы: Steven Holzner and

Обновлено: 26-03-2016

Из книги: Physics I Workbook For Dummies with14 Physics Workbook with14 Physics Workbook with105 Practice 90 Онлайн-практика

Исследуйте книгу Купить на Amazon

Импульс — самая важная величина, когда речь идет об обработке столкновений в физике. Импульс — это физическая величина, определяемая как произведение массы на скорость. Обратите внимание, что в определении говорится о скорости, а не о скорости, поэтому импульс является векторной величиной. Это означает, что автомобиль массой 1000 кг, движущийся на север со скоростью 20 м/с, имеет инерцию, отличную от импульса автомобиля массой 1000 кг, движущегося на юг со скоростью 20 м/с.

Символ импульса равен 9.0021 р ; вот уравнение импульса:

р = м v

Обратите внимание, что p всегда имеет то же направление, что и v , потому что m — это скалярное значение

(то есть одно значение, а не значение с несколькими компонентами, как вектор). Оказывается, при столкновениях сохраняется суммарных импульсов, а это значит, что полный импульс до столкновения равен импульсу после столкновения. Например, если два бильярдных шара сталкиваются на бильярдном столе, то импульс первого бильярдного шара до столкновения плюс импульс второго бильярдного шара до столкновения равен импульсу первого бильярдного шара после столкновения плюс импульс второй бильярдный шар после столкновения.

Итак, если вы знаете первоначальный импульс при столкновении, вы можете делать прогнозы о ситуации после столкновения (а физики всегда в восторге от таких прогнозов). Закон сохранения импульса особенно полезен для понимания мира физики элементарных частиц.

Каковы единицы импульса? Импульс равен массе, умноженной на скорость, поэтому в системе МКС его единицей измерения является килограмм х м/с (кг-м/с).

Пример вопроса

1. Предположим, вы находитесь в гоночном автомобиле весом 800,0 кг, который едет со скоростью 200,0 миль в час прямо на восток. Если у вас есть масса 60,0 кг, каков полный импульс?

   Правильный ответ: 7,7 x 10 ⁴ кг-м/с, строго на восток.

   1. Используйте уравнение p = м v.

   2. Подставьте числа, предварительно переведя 200 миль в час в 89,4 м/с:

      p = м v = (800,0 кг + 60,0 кг)(89,4 м/с) = 7,7 x 10 ⁴ кг-м/с, строго на восток.

Практические вопросы

1. Вы бежите на север со скоростью 3,0 м/с. Если у вас есть масса 80,0 кг, каков ваш импульс?

2. Вы падаете с самолета и, прежде чем раскрыть парашют, набираете скорость 100,0 м/с. Чему равен ваш импульс, если вы имеете массу 80,0 кг?

3. Вы толкаете коробку с посудой весом 10,0 кг по полу кухни со скоростью 4,0 м/с. Каков его импульс?

4. Вы толкаете автомобиль весом 1200,0 кг по дороге, и он движется на запад со скоростью 6,0 м/с. Какой у него импульс?

Ниже приведены ответы на практические вопросы:

1. 240 кг-м/с север

   1. Используйте уравнение p = м v .

   2. Подставьте числа:

      p = м v = (80,0 кг)(3,0 м/с) = 240 кг-м/с север

2. 8000 кг-м/с вниз

   1. Используйте уравнение p = м v.

   2. Подставьте числа:

      p = м v = (80,0 кг)(100,0 м/с) = 8000 кг-м/с вниз

3. 40 кг-м/с

   1. Используйте уравнение p = м v .

   2. Подставьте числа:

      p = м v = (10,0 кг)(4,0 м/с) = 40 кг-м/с

4. 7 200 кг-м/с запад

   1. Используйте уравнение p = м v.

   2. Подставьте числа:

      p = м v = (1200,0 кг)(6,0 м/с) = 7200 кг-м/с запад

Об этой статье

Эта статья из книги:

• Рабочая тетрадь по физике I для чайников с онлайн-практикой,

Об авторе книги:

Эту статью можно найти в категории:

Физика,

8.1 Линейный импульс и сила – College Physics 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определить линейный импульс.
• Объясните связь между импульсом и силой.
• Запишите второй закон Ньютона в терминах количества движения.
• Рассчитать импульс, зная массу и скорость.

Линейный импульс

Научное определение линейного количества движения согласуется с интуитивно понятным пониманием количества движения большинства людей: большой, быстро движущийся объект имеет больший импульс, чем меньший, более медленный объект. Линейный импульс определяется как произведение массы системы на ее скорость. В символах линейный импульс выражается как

р=мв.р=мв.

8.1

Импульс прямо пропорционален массе объекта, а также его скорости. Таким образом, чем больше масса объекта или больше его скорость, тем больше его импульс. Импульс pp — это вектор, имеющий то же направление, что и скорость vv. Единицей импульса в системе СИ является кг·м/скг·м/с.

Линейный импульс

Линейный импульс определяется как произведение массы системы на ее скорость:

p=mv. p=mv.

8,2

Пример 8.1

Расчет импульса: футболист и футбольный мяч

(a) Рассчитайте импульс футболиста массой 110 кг, бегущего со скоростью 8,00 м/с. (b) Сравните импульс игрока с импульсом сильно брошенного футбольного мяча массой 0,410 кг, имеющего скорость 25,0 м/с.

Стратегия

Никакой информации о направлении не дается, поэтому мы можем рассчитать только величину импульса, pp. (Как обычно, символ, выделенный курсивом, является величиной, тогда как тот, который выделен курсивом, жирным шрифтом и имеет стрелка является вектором.) В обеих частях этого примера величина импульса может быть рассчитана непосредственно из определения импульса, данного в уравнении, которое становится

p=mvp=mv

8.3

, когда учитываются только величины.

Решение для (a)

Чтобы определить импульс игрока, подставьте известные значения массы и скорости игрока в уравнение.

pplayer=110 кг8,00 м/с=880 кг·м/spplayer=110 кг8,00 м/с=880 кг·м/с

8,4

Решение для (b)

мяч, подставьте в уравнение известные значения массы и скорости мяча.

pball=0,410 кг25,0 м/с=10,3 кг·м/spball=0,410 кг25,0 м/с=10,3 кг·м/с

8,5

Отношение количества движения игрока к импульсу мяча равно

pplayerpball=88010,3=85,9.pplayerpball=88010,3=85,9.

8.6

Обсуждение

Хотя скорость мяча больше, масса игрока гораздо больше. Таким образом, как нетрудно догадаться, импульс игрока намного больше импульса футбольного мяча. В результате на движение игрока лишь незначительно влияет, если он ловит мяч. Мы будем количественно определять, что происходит при таких столкновениях с точки зрения количества движения, в последующих разделах.

Импульс и второй закон Ньютона

Важность импульса, в отличие от важности энергии, была признана на раннем этапе развития классической физики. Импульс считался настолько важным, что его называли «количеством движения». Ньютон фактически сформулировал свой второй закон движения в терминах количества движения: чистая внешняя сила равна изменению количества движения системы, деленному на время, в течение которого оно изменяется. Используя символы, этот закон равен

.

Fnet=ΔpΔt,Fnet=ΔpΔt,

8.7

где FnetFnet — чистая внешняя сила, ΔpΔp — изменение импульса, а ΔtΔt — изменение во времени.

Второй закон Ньютона в терминах импульса

Чистая внешняя сила равна изменению количества движения системы, деленному на время, за которое оно изменяется.

Fnet=ΔpΔtFnet=ΔpΔt

8,8

Установление связей: сила и импульс

Сила и импульс тесно связаны. Сила, действующая с течением времени, может изменить импульс, и второй закон движения Ньютона можно сформулировать в его наиболее широко применимой форме в терминах количества движения. Импульс продолжает оставаться ключевым понятием в изучении атомных и субатомных частиц в квантовой механике.

Эта формулировка второго закона Ньютона включает в себя более знакомый Fnet = maFnet = ma как частный случай. Мы можем вывести эту форму следующим образом. Во-первых, обратите внимание, что изменение импульса ΔpΔp определяется выражением

Δp=Δ(mv).Δp=Δ(mv).

8,9

Если масса системы постоянна, то

Δ(mv)=mΔv.Δ(mv)=mΔv.

8.10

Таким образом, для постоянной массы второй закон Ньютона принимает вид

Fnet=ΔpΔt=mΔvΔt.Fnet=ΔpΔt=mΔvΔt.

8.11

Поскольку ΔvΔt=aΔvΔt=a, мы получаем известное уравнение

Fnet = maFnet = ma

8.12

, когда масса системы постоянна .

Второй закон Ньютона, сформулированный в терминах количества движения, применим более широко, поскольку его можно применять к системам, в которых масса изменяется, например, к ракетам, а также к системам с постоянной массой. Рассмотрим системы с различной массой более подробно ; однако связь между импульсом и силой остается полезной, когда масса постоянна, как в следующем примере.

Пример 8.2

Расчет силы: ракетка Винус Уильямс

Во время Открытого чемпионата Франции 2007 года Винус Уильямс сделала самую быструю зарегистрированную подачу в главном женском матче, достигнув скорости 58 м/с (209 км/ч). Какова средняя сила, действующая на теннисный мяч массой 0,057 кг ракеткой Винус Уильямс, если предположить, что скорость мяча сразу после удара равна 58 м/с, что начальная горизонтальная составляющая скорости до удара пренебрежимо мала и что мяч оставался в контакте с ракеткой в ​​течение 5,0 мс (миллисекунд)?

Стратегия

В этой задаче задействовано только одно измерение, поскольку перед ударом мяч не имеет горизонтальной составляющей скорости. Второй закон Ньютона, сформулированный в терминах количества движения, тогда записывается как

Fnet=ΔpΔt. Fnet=ΔpΔt.

8.13

Как отмечалось выше, когда масса постоянна, изменение импульса определяется выражением

Δp=mΔv=mvf−vi.Δp=mΔv=mvf−vi.

8.14

В этом примере даны скорость сразу после удара и изменение во времени; таким образом, после расчета ΔpΔp можно использовать Fnet=ΔpΔtFnet=ΔpΔt для нахождения силы.

Решение

Чтобы определить изменение количества движения, подставьте значения начальной и конечной скоростей в приведенное выше уравнение.

Δp=mvf–vi=0,057 кг58 м/с–0 м/с=3,306 кг·м/с≈3,3 кг·м/с Δp=mvf–vi=0,057 кг58 м/с–0 м/с=3,306 кг ·м/с≈3,3 кг·м/с

8,15

Теперь величину результирующей внешней силы можно определить, используя Fnet=ΔpΔtFnet=ΔpΔt:

Fnet=ΔpΔt=3,306 кг⋅м/с5,0×10 −3s=661 Н≈660 Н, Fнет=ΔpΔt=3,306 кг⋅м/с5,0×10−3с=661 Н≈660 Н,

8.16

, где на последнем шаге мы оставили только две значащие цифры.