Это пособие охватывает выбранные темы уровня HL для курса, впервые аттестованного в 2025; оно не является полной программой.
Предварительные требования: читать указанные количества и единицы, использовать арифметику и моделированные условия ниже.
Примеры являются оригинальными и вымышленными: они не представляют собой реальные измерения или реальные студенческие исследования.
2.2
Силы, импульс и безопасное торможение
Что могло бы объяснить это наблюдение?
Пассажир продолжает движение, когда транспортное средство тормозит. Ремень безопасности обеспечивает силу, необходимую для изменения импульса пассажира.
Постройте модель
Результирующая сила вызывает ускорение, а не само движение.
Импульс равен произведению массы на скорость.
Для изолированной системы полный импульс сохраняется, даже если кинетическая энергия не сохраняется.
импульс: произведение массы на скорость.
равнодействующая сила: векторная сумма сил, действующих на тело.
Один и тот же импульс силы, 600 Н·с, распределённый на большее время, требует меньшей силы
Выберите доказательства для проверки гипотезы
Импульс силы равен изменению импульса тела.
Увеличение времени торможения при том же изменении импульса уменьшает среднюю силу.
Определите внешние силы перед применением закона сохранения импульса.
В лаборатории: Нарисуйте диаграмму свободных тел, содержащую только силы, действующие на выбранное тело. Для измерений пружины добавляйте нагрузки ступенчато в пределах упругости и измеряйте удлинение от положения без нагрузки.
Работайте с известными величинами
Known: a 60 kg passenger slows from 10 to 0 metres per second in 0.50 s. Δp = m(v-u) = 60(0-10) = -600 kg metres per second.
Среднее F = Δp/Δt = -600/0.50 = -1,200 Н.
Знак минус показывает, что сила направлена против начального движения.
Ваш ход: Тележка массой 2 кг движется со скоростью 3 м/с. Найдите её импульс.
Проверьте вывод и его границы применимости
Сбалансированные силы не требуют покоя тела.
Масса и вес имеют разные единицы измерения и значения.
Неверно: Тело, движущееся с постоянной скоростью, должно иметь ненулевую равнодействующую силу. Согласно первому закону Ньютона, постоянная скорость — включая равномерное движение — означает нулевую РAVNODEJSTVUYUSHCHUЮ силу. Силы могут присутствовать, но они уравновешены; ненулевая равнодействующая изменила бы скорость.
Ключевые моменты:
Равнодействующая сила вызывает ускорение, а не само движение.
Импульс силы равен изменению импульса тела.
Обратите внимание: сбалансированные силы не требуют покоя тела.
Напишите по заданному импульсу 32 кг·м/с
A 4 kg trolley travels at 8 metres per second and stops in 0.40 s.
Найдите импульс и среднюю силу. Равномерное движение требует нулевой равнодействующей силы.
Напишите по заданному изменению импульса 6 кг·м/с
Шар массой 0.50 кг меняет направление скорости с +6 до −6 м/с за 0.25 с.
The momentum change is 0.50 × (−12) = −6 kg m s⁻¹, so the average force is −6 ÷ 0.25 = −24 N — a REVERSAL changes momentum by twice the one-way value.
Write from a stopping distance split of 36 metres
At 20 m s⁻¹ a driver reacts for 0.60 s, then brakes for 24 m.
Reaction distance 20 × 0.60 = 12 m, total 12 + 24 = 36 m — tiredness grows the first term, worn brakes the second.
Запишите, исходя из сохранения общего импульса
A 2 kg trolley at 3 m s⁻¹ couples with a stationary 1 kg trolley.
Total momentum 6 kg m s⁻¹ = 3 kg × v, so v = 2 m s⁻¹ — the pair shares the momentum; the faster one does not keep it.
Исследовать
Same impulse, different stopping time
Start with the 60 kg passenger stopping from 10 m/s in 0.50 s. Compare a longer change time; signed momentum change stays fixed while average force changes.
