Поделиться
закон сохранения импульса на русском перевод.ppt
3-May-20
1
Применение законов сохранения
2
Законы сохранения
Во время процессов изменения некоторые физические величины фактически остаются постоянными.
Полная масса в замкнутой системе постоянна : Mf = Mi – Закон сохранения массы
Полный импульс изолированной системы остается неизменным. – Закон сохранения импульса
Полная энергия изолированной системы остается неизменной Esys = 0 – Закон сохранения энергии
Например
3-May-20
3
Цели обучения
применять законы сохранения при решении расчетной и экспериментальной задачи
Ожидаемые результаты:
Изучив этот курс, вы сможете:
понять необходимость закона сохранения (импульса и энергии) как способ описания движения.
описывать существенные особенности упругих и неупругих столкновений и приводить примеры
развивать способность выбирать надлежащим образом законов движения и законами сохранения для решения задач в различных проблемных ситуациях
3-May-20
4
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/conser.html
Вывод о законах сохранения
5
Закон сохранения
Рассмотрим «систему» в контексте сохранения массы.
Сохранение массовых состояний:
«Общая масса изолированной системы постоянна».
Мужчина и женщина и их пища являются «системой»,
Масса мужчины и женщины и еда на тарелках постоянны.
Когда пища попадает в рот из тарелки, они набирают массу, а тарелки теряют равную массу.
3-May-20
6
Цель этого урока - исследовать законы физики - сохранение импульса и сохранение энергии. Следующий этап должен помочь ответить на такие вопросы, как:
Spring 2008
7
10 m
8 m
6 m
4 m
2 m
0 m
P.E. = 98 J
K.E. = 0 J
P.E. = 73.5 J
K.E. = 24.5 J
P.E. = 49 J
K.E. = 49 J
P.E. = 24.5 J
K.E. = 73.5 J
P.E. = 0 J
K.E. = 98 J
Повторение
Объяснение
Мяч массой 1 кг был сброшен с высоты 10 м на этаж дома.
В начале своего движения тело обладало потенциальной энергией:
mgh = (1 кг)(9.8 м/с2)(10 м) = 98 Дж
На половине пути (5 м от пола), тело теряет часть своей потенциальной энергии (49 Дж),переходя в кинетическую энергию:
½mv2 = 49 Дж v2 = 98 м2/с2 v 10 м/с
На этаже (0 m), вся потенциальная энергия перешла в кинетическую:
½mv2 = 98 Дж v2 = 196 м2/с2 v = 14 м/с
Сохранение энергии/ Пример сохранения
3-May-20
8
Повторение
Объяснение
Столкновения
Физика столкнувшихся автомобилей.
3-May-20
9
Повторение
Объяснение
3-May-20
10
Объяснение
Повторение
Упругие
Не упругие
или
?
До
После
3-May-20
11
Повторение
Объяснение
Упругие
или
Не упругие
?
3-May-20
12
Объяснение
Повторение
Перед столкновением
В момент столкновения
После столкновения
Импульс и импульс силы
Импульс-это векторная физическая величина,обозначаемая символом p, определяется как
3-May-20
13
Сохранение поступательного момента
Импульс
где, p1- начальный импульс
p2 -конечный импульс
Единица измерения импульса силы Нс
Единица измерения импульса тела кг м /с
Изменение импульса силы, действующей за короткий промежуток времени (dt)
Импульс силы равен отношению изменения импульса тела к промежутку времени.
Что произойдет в момент столкновения напора воды из шланга с машиной и обратно? Будет ли сила столкновения машины больше или меньше?
3-May-20
14
Сохранение импульса
Во время столкновения общий импульс не изменяется:
3-May-20
15
Сохранение импульса
Закон сохранения импульса системы: Полный импульс изолированной системы тел остается постоянным (изолированный означает, что внешних сил нет).
Чему равно v’?
3-May-20
16
Сохранение импульса
Импульс ракеты сохраняется до тех пор, пока мы рассматриваем ракету и ее топливо как одну систему и не учитываем потерю массы ракеты.
3-May-20
17
При стрельбе из винтовки вылетает пуля массой 0,020 кг со скоростью 620 м / с .Рассчитайте скорость отдачи винтовки. Масса винтовки равна 5,0 кг.
3-May-20
18
Пустые сани скользят по льду без трения, когда Сьюзан падает вертикально с дерева сверху на сани. Когда она приземляется, сани ускоряются, замедляются или сохраняют ту же скорость?
Позже Сьюзан падает с санок. Когда она опускается, санки движутся ускоренно,
замедленно,или с той же скоростью?
3-May-20
19
Из пистолета стреляют вертикально вверх в деревянный блок длиной 1,40 кг, расположенный под пистолетом прямо над ним пулей, масса которой 21,0 г и скорость 210 м / с, насколько высоко взлетит блок в воздух после того, как пуля войдет в него?
3-May-20
20
Столкновения и импульс
Во время столкновения объекты деформируются из-за большого действия на них сил.
Поскольку мы можем
записать:
Импульс равен :
(F t = m Δv)
3-May-20
21
Столкновения и импульс
Поскольку время столкновения очень короткое, нам не нужно беспокоиться о точной временной зависимости силы и мы можем использовать среднюю силу.
3-May-20
22
Столкновения и импульс
Импульс говорит нам, что мы можем добиться того же изменения в импульсе с большой силой, действующей на короткое время, или с небольшой силой, действующей в течение более длительного времени.
Вот почему вы должны согнуть колени, когда приземляетесь. Почему используют подушки безопасности? Почему при падении на подушку вы чувствуете меньше боли, чем при падении на бетон?
3-May-20
23
Рассчитайте импульс, возникающий при падении 70-килограммового человека на твердую почву после прыжка с высоты 3,0 м. Затем оцените среднюю силу, оказываемую на ноги человека землей, если: а) посадка жесткая-ноги и тело только перемещаются на 1,0 см во время удара, и б) если человек сгибает ноги, а тело перемещается на 50 см в течение короткого промежута времени.
Почему вы должны сгибать колени при посадке?
3-May-20
24
Закон сохранения энергии и импульса при столкновениях
Импульс сохраняется во всех столкновениях.
Столкновения, в которых сохраняется кинетическая энергия, называются упругими столкновениями, а те, в которых она не сохраняется, называются не упругими.
3-May-20
25
Упругие столкновения в одном измерении
Здесь мы имеем два объекта, сталкивающихся упруго. Мы знаем массы и начальные скорости.
Поскольку сохраняется как импульс, так и кинетическая энергия, мы можем написать два уравнения. Это позволяет нам найти две неизвестные конечные скорости.
v1 – v2 = - (v'1 – v'2)
Это уравнение работает только в 1-D ,но не в 2-D.
3-May-20
26
Чему равны скорости ядра протона и гелия после упругого столкновения?
Масса протона= 1.01 v
Скорость = 36,000 м/ с
Масса гелия He = 4.00 v
Скорость = 0
3-May-20
27
3-May-20
28
Задачи
Неупругие столкновения
При неупругих столкновениях некоторая исходная кинетическая энергия переходит в тепловую или потенциальную энергии. Удар может быть получен во время взрывов, поскольку есть действие химической или ядерной энергии.
Совершенно неупругое столкновение - это столкновение, когда тела движутся как одно целое тело после удара с одной и той же скоростью.
Рисунок слева –баллистический маятник
3-May-20
29
В баллистическом маятнике пуля массой 10,0 г, движущаяся со скоростью 200,0 м / с, после соударения проникает внутрь деревянного блока массой 3,00 кг. Длина нити маятника составляет 2,0 м. На какую максимальную высоту поднимется маятник?
3-May-20
30
3-May-20
31
Задачи
Столкновения двух или трех тел
Закон сохранения энергии и импульса также может быть использован для анализа столкновений двух или трех тел, но если ситуация не очень проста, математика быстро становится громоздкой.
Здесь движущийся шар сталкивается с шаром, находящимся в покое. Знать массы и начальные скорости недостаточно; нам также нужно знать углы, чтобы найти конечные скорости. Вычислите скорости обоих шаров после столкновения.
3.0 m/s
3-May-20
32
Spring 2008
33
Вращательный момент
Другой сохраняемой величиной является момент импульса, связанный с инерцией вращения:
Вращающееся колесо хочет продолжать вращаться, неподвижное колесо хочет оставаться неподвижным (если только оно не воздействует на внешнее вращательное усилие или крутящий момент)
Законы Ньютона для линейного (прямолинейного) движения имеют прямые аналоги во вращательном движении
PHY1012F
34
Вращательный момент
vt
Тем не менее, тело орбитальное или вращающееся тело имеет тенденцию «продолжать движение» - из-за его углового момента L:
L = mrvt
Закон сохранения момента количества движения: Угловой момент системы остается постоянным - при условии, что внешний вращательный момент на нем равен нулю.
Lf = Li (if t = 0)
L = I
Единица измерения: [kgm2/s]
Импульс частицы при равномерном движении по окружности НЕ сохраняется (поскольку его скорость непрерывно изменяется).
Spring 2008
35
Сохранение вращательного момента
Ускорьте вращение, затянув Замедление вращения путем растяжения
Видеть в дайвинге все время
Фигуристы демонстрируют впечатляюще
Эффект усиливается перемещением больших масс в значительно разные радиусы
Объяснение
http://www.exploratorium.edu/skateboarding/trick_midair_activity.html
Spring 2008
36
Нарушают ли кошки физические законы?
Кошки могут быстро переворачиваться, чтобы приземлиться на лапки.
Если они не вращаются раньше, где они получают свой угловой момент?
Есть способы сделать это путем сочетания искажений и изменяющейся инерции вращения
http://www.exploratorium.edu/skateboarding/trick_midair_activity.html
Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.
