закон сохранения -решение задач перевод на русский с англ

Решение задач

Закон сохранения импульса и энергии

2

3

Линейный импульс, продолжение

Импульс - это мера состояния движения объекта.
Рассмотрим объект с импульсом 1 кг · м / с
Это может быть пуля 0,005 кг, движущаяся со скоростью 200 м / с.
Это может быть теннисный мяч 0,06 кг, движущийся со скоростью 16,7 м / с.

4

Автомобиль и велосипед имеют одинаковую скорость, но разные импульсы, потому что у них разные массы

Линейный импульс, продолжение

5

Линейный импульс, продолжение

Второй закон Ньютона тесно связан с импульсом.

6

Пример 3.1

Оцените среднюю силу удара по теннисному мячу, в момент подачи. Масса шарика составляет 0,06 кг, и он покидает ракетку со скоростью 40 м / с. Высокоскоростная фотография показывает, что время контакта составляет около 5 миллисекунд.

7

Ответ :
Дано:

Сила :

Пример 3. 1

8

Линейный импульс, продолжение

Это говорит о том, почему мы должны приложить силу, чтобы заставить объект двигаться или остановить его движение.
Чтобы начать перемещение объекта, мы должны придать ему определенный импульс.
Чтобы остановить движущийся объект, мы должны привести его импульс к нулю.

9

Линейный импульс, продолжение

Он также говорит нам, что мы можем изменить импульс, используя различные силы и временные интервалы:


Используйте большую силу в течение короткого времени или
Используйте небольшую силу в течение длительного времени.
Изменение импульса называется импульсом силы

10

Импульс теннисного мяча в примере 3.1:

Maсса = 0.06 кг
скорость 0 40 м/ с
Сила = 480 Н
время = 0.005 с
Изменение импульса = FDt
= 480Н * 0.005с
= 2.4 кгм/с
Изменение импульса = Dp = mDv
= 0.06 кг * 40 м/с
= 2.4 кгм/с

11

Пример 2

Автомобиль 1 000 кг (автомобиль 1) врезается в заднюю часть остановленного внедорожника (автомобиль 2), который имеет массу 1500 кг. Сразу же после столкновения автомобили сцепляются вместе и движутся со скоростью 4 м / с. Какова была скорость автомобиля 1 ?непосредственно перед столкновением?

12

Ответ :
Дано :

Импульс до столкновения:

Импульс после столкновения:

Пример 2

13

Ответ :
Закон сохранения импульса:

Пример 2

14

Обсуждение:
Обе машины вместе имеют больше массы, чем просто автомобиль 1.
Поскольку оба движутся со скоростью 4 м / с, более легкий автомобиль 1 должен иметь большую скорость перед столкновением.

Пример 2

15

Пример 3

В 2003 году мужчина перешел через водопад Подкова, часть Ниагарского водопада, и выжил. Высота водопада составляет около 50 метров. Оцените скорость человека, когда он упал в воде на дне водопада.

16

Ответ :
Дано :

Энергия человека в начале падения:

Энергия человека в конце падения:

Пример 3

17

Ответ :
Закон сохранения энергии:

Пример 3

18

Ответ :
Скорость определим по формуле:

Пример 3.8

19

Обсуждение:
Скорость не зависит от массы человека.
Если вы попробуете это, вы бы достигли дна с той же скоростью.
Это, очевидно, идеально, но сопротивление воздуха в этом случае по существу равно нулю, поэтому мы им пренебрегаем.

Пример 3.8

20

Пример

Мяч массой 0,06 кг брошен вертикально вверх . Начальная скорость мяча равна 20 м / с. На какую максимальную высоту поднимется мяч?

21

Ответ :
Дано:

Энергия мяча в начале движения:


Энергия мяча в конце движения:

Пример

22

Ответ :
Закон сохранения энергии:

Пример

23

Ответ :
Высота поднятия мяча:

Пример 

24

Обсуждение:
Опять же, поскольку мы пренебрегаем сопротивлением воздуха, высота будет такой же, если бы мы бросили теннисный мяч, шарик для боулинга или кирпич.

Пример 

25

Закон сохранения энергии,продолжение

В качестве примера изменения энергии мы можем взять движение с «горки».

26

Преобразование энергии для маятника

27

Пример 4

Вспомните автомобильное столкновение, проанализированное в примере 3.2. Сравните количества кинетической энергии в системе до и после столкновения.

28

Ответ :
Дано :


Начальная кинетическая энергия KE :

Конечная кинетическая энергия KE :

Пример 4

29

Обсуждение:
Во время столкновения было потеряно 30 кДж энергии.
Эта энергия была преобразована в тепло и звук, используется для деформирования автомобилей и т. д.
Поскольку KE была потеряна, столкновение было неупругим.

Пример 4

30

Пример

Вы вращаете шар, прикрепленный к концу 1.0-метровой струны со скоростью 10 м / с. Найдите скорость мяча при сжатии струны до 10 сантиметров (0,1 м).

31

Ответ :
Дано:


Из закона сохранения вращательного момента:

Пример 

32

Ответ :
Подставим данные:

Пример