Закон сохранения импульса Проект подготовил ученик 10 класса Гусаров Иван

Основополагающий вопрос: Как экспериментально можно проверить закон сохранения импульса?

Проблемные вопросы: Как изменяется импульс тела при взаимодействии? Где применяется закон сохранения импульса? Каково значение работ Циолковского для космонавтики?

Цели и задачи проекта: определить понятия: «упругий и неупругий удары»; на практическом и виртуальном примере рассмотреть, как выполняется закон сохранения импульса.

Рене Декарт ( ), французский философ, математик, физик и физиолог. Высказал закон сохранения количества движения, определил понятие импульса силы.

Закон сохранения импульса Импульсом тела (количеством движения) называют меру механического движения, равную в классической теории произведению массы тела на его скорость. Импульс тела является векторной величиной, направленной так же, как и его скорость. Закон сохранения импульса служит основой для объяснения обширного круга явлений природы, применяется в различных науках.

Упругий удар Абсолютно упругий удар – столкновения тел, в результате которого их внутренние энергии остаются неизменными. При абсолютно упругом ударе сохраняется не только импульс, но и механическая энергия системы тел. Примеры: столкновение бильярдных шаров, атомных ядер и элементарных частиц. На рисунке показан абсолютно упругий центральный удар: В результате центрального упругого удара двух шаров одинаковой массы, они обмениваются скоростями: первый шар останавливается, второй приходит в движение со скоростью, равной скорости первого шара.

Демонстрационный эксперимент Упругий удар

Неупругий удар Абсолютно неупругий удар: так называется столкновение двух тел, в результате которого они соединяются вместе и движутся дальше как одно целое. При неупругом ударе часть механической энергии взаимодействующих тел переходит во внутреннюю, импульс системы тел сохраняется. Примеры неупругого взаимодействия: столкновение слипающихся пластилиновых шаров, автосцепка вагонов и т.д. На рисунке показан абсолютно неупругий удар: После неупругого соударения два шара движутся как одно целое со скоростью, меньшей скорости первого шара до соударения.

Демонстрационный эксперимент Неупругий удар

Практическая проверка закона сохранения импульса

Вычисления: А В С В результате поставленного эксперимента мы получили: m пистолета = 0,154 кг m снаряда = 0,04 кг АС = L пистолета = 0,1 м L снаряда = 1,2 м С помощью метромера мы определили время движения снаряда и пистолета, оно составило: t пистолета = 0,6 с t снаряда = 1,4 с Теперь определим скорость снаряда и пистолета во время выстрела по формуле: V= L/t Получили, что V пистолета = 0,1:0,6 = 0,16 м/с V снаряда = 1,2:1,4 = 0,86 м/с И наконец мы можем вычислить импульс двух этих тел по формуле: P=mV Получили: Р пистолета = 0,154 * 0,16 = 0,025 кг*м/с Р снаряда = 0,04 *0,86 = 0,034 кг*м/с m п *V п = m с *V с 0,025 = 0,034 разногласие получилось в связи с действием силы трения на снаряд и погрешностью приборов. 0,1 м 1,2 м снаряд пистолет

Виртуальная проверка закона сохранения импульса

Примеры применения закона сохранения импульса Закон строго выполняется в явлениях отдачи при выстреле, явлении реактивного движения, взрывных явлениях и явлениях столкновения тел. Закон сохранения импульса применяют: при расчетах скоростей тел при взрывах и соударениях; при расчетах реактивных аппаратов; в военной промышленности при проектировании оружия; в технике - при забивании свай, ковке металлов и т.д.

Закон сохранения импульса лежит в основе реактивного движения. Большая заслуга в развитии теории реактивного движения принадлежит Константину Эдуардовичу Циолковскому. Основоположником теории космических полетов является выдающийся русский ученый Циолковский ( ). Он дал общие основы теории реактивного движения, разработал основные принципы и схемы реактивных летательных аппаратов, доказал необходимость использования многоступенчатой ракеты для межпланетных полетов. Идеи Циолковского успешно осуществлены в СССР при постройке искусственных спутников Земли и космических кораблей.

Реактивное движение Движение тела, возникающее вследствие отделения от него части его массы с некоторой скоростью, называют реактивным. Все виды движения, кроме реактивного, невозможны без наличия внешних для данной системы сил, т. е. без взаимодействия тел данной системы с окружающей средой, а для осуществления реактивного движения не требуется взаимодействия тела с окружающей средой. Первоначально система покоится, т. е. ее полный импульс равен нулю. Когда из системы начинает выбрасываться с некоторой скоростью часть ее массы, то (так как полный импульс замкнутой системы по закону сохранения импульса должен оставаться неизменным) система получает скорость, направленную в противоположную сторону.

Выводы: При взаимодействии изменение импульса тела равно импульсу действующей на это тело силы При взаимодействии тел друг с другом изменение суммы их импульсов равно нулю. А если изменение некоторой величины равно нулю, то это означает, что эта величина сохраняется. Практическая и экспериментальная проверка закона прошла успешно и в очередной раз было установлено, что векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не изменяется.