Импульс
| English | Русский |
|---|---|
| momentum/məʊˈmentəm/ | импульс |
| conservation of momentum/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv məʊˈmentəm/ | сохранения импульса |
| collision/kəˈlɪʒn/ | коллизия |
| explosion/ekˈspləʊʒn/ | взрыв |
| conserved/kənˈsɜːvd/ | сохраняемым |
| elastic/ɪˈlæstɪk/ | упругим |
| kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ | кинетическую энергию |
| inelastic/ɪnɪˈlæstɪk/ | неэластичен |
Авария, доказывающая работу физики
- При столкновении двух автомобилей суммарный импульс до удара равен суммарному импульсу после — даже если автомобили деформированы и остановлены.
- Закон сохранения импульса — один из самых мощных законов физики. Он работает для бильярдных шаров, ракет и субатомных частиц.
Что такое импульс?
- Импульс = масса × скорость (вектор): $\mathbf{p} = m\mathbf{v}$.
- Единицы измерения: $\text{kg m s}^{-1}$ (или эквивалентно, Н·с).
- Поскольку это вектор, направление имеет значение: мяч массой 2 кг, движущийся вправо со скоростью 3 м/с, имеет импульс $+6$; движущийся влево, $-6$.
Разбор примера. Теннисный мяч массой 0,5 кг ударяется о стену со скоростью $20\text{ m s}^{-1}$ и отскакивает обратно со скоростью $15\text{ m s}^{-1}$. Изменение импульса $= 0.5(15) - 0.5(-20) = 7.5 + 10 = 17.5\text{ kg m s}^{-1}$.
Колба Ньютона демонстрирует закон сохранения импульса
Закон сохранения импульса
m₁u₁ + m₂u₂ = (m₁+m₂)v
Два тележки сталкиваются и слипаются — суммарный импульс до столкновения равен суммарному после.
Импульс определяется как:
Импульс = масса × скорость, векторная величина.
Шар массой 0.5 кг ударяется о стену со скоростью 20 м/с и отскакивает назад со скоростью 15 м/с. Изменение импульса (кг·м/с)?
Изменение = 0.5(15) − 0.5(−20) = 7.5 + 10 = 17.5 кг·м/с.
Закон сохранения импульса
- При столкновении (или взрыве) суммарный импульс сохраняется:
Следите за знаками. Импульс — вектор. Если один объект движется влево, а другой вправо, одна скорость положительна, другая отрицательна. Ошибка в знаках — самая частая ошибка.
Суммарный импульс до столкновения равен суммарному импульсу после столкновения
При столкновении суммарный импульс двух тел сохраняется.
Суммарный импульс до столкновения равен суммарному импульсу после него.
Когда два объекта движутся в противоположных направлениях, их импульсы имеют противоположные знаки.
Импульс — это вектор; противоположные направления означают противоположные знаки.
Разобранное решение — столкновение
- Тело массой 2 кг со скоростью $3\text{ m s}^{-1}$ сталкивается с неподвижным телом массой 1 кг, и они слипаются вместе.
Суммарный импульс до равен суммарному импульсу после: 2(3) + 1(0) = (2+1)v.
- До столкновения: $2(3) + 1(0) = 6\text{ kg m s}^{-1}$.
- После столкновения: $(2+1)v = 3v$.
- Закон сохранения: $3v = 6 \Rightarrow v = 2\text{ m s}^{-1}$.
Тело массой 2 кг, движущееся со скоростью 3 м/с, ударяется о неподвижное тело массой 1 кг, и они слипаются. Какова их общая скорость (м/с)?
2(3) + 1(0) = (2+1)v, значит 6 = 3v, откуда v = 2 м/с.
Типы столкновений
- Упругое: кинетическая энергия сохраняется (в практике встречается редко).
- Неупругое: кинетическая энергия теряется (большинство реальных столкновений).
- Полностью неупругое: тела слипаются вместе (максимальная потеря энергии).
- Импульс сохраняется при всех типах столкновений — может измениться только кинетическая энергия.
- При столкновении полный линейный импульс остается неизменным — это закон сохранения линейного импульса.
В абсолютно упругом столкновении какая величина сохраняется (помимо импульса)?
В абсолютно упругом столкновении сохраняются как импульс, так и кинетическая энергия.
Вы поняли
- импульс = масса × скорость (векторная величина)
- закон сохранения: $m_1 u_1 + m_2 u_2 = m_1 v_1 + m_2 v_2$
- суммарный импульс остается тем же самым до и после столкновения
- импульс сохраняется при всех столкновениях; кинетическая энергия — только при упругих