Закон збереження імпульсу для реактивного руху формула. Закон збереження імпульсу
При взаємодії тіл імпульс одного тіла може частково або повністю передаватися іншому тілу. Якщо на систему тіл не діють зовнішні сили з боку інших тіл, то така система називається замкнутої.
У замкнутій системі векторна сума імпульсів всіх тіл, що входять в систему, залишається постійною при будь-яких взаємодіях тіл цієї системи між собою.
Цей фундаментальний закон природи називається законом збереження імпульсу . Він є наслідком з другого і третього законів Ньютона.
Розглянемо будь-які два взаємодіючих тіла, що входять до складу замкнутої системи. Сили взаємодії між цими тілами позначимо через і За третім законом Ньютона
Якщо ці тіла взаємодіють протягом часу t, То імпульси сил взаємодії однакові по модулю і спрямовані в протилежні сторони:
Застосуємо до цих тіл другий закон Ньютона:
Де і - імпульси тел в початковий момент часу, і - імпульси тел в кінці взаємодії. З цих співвідношень випливає, що в результаті взаємодії двох тіл їх сумарний імпульс не змінився:
Закон збереження імпульсу:
Розглядаючи тепер всілякі парні взаємодії тіл, що входять в замкнуту систему, можна зробити висновок, що внутрішні сили замкнутої системи не можуть змінити її сумарний імпульс, т. Е. Векторну суму імпульсів всіх тіл, що входять в цю систему.
Мал. 1.17.1 ілюструє закон збереження імпульсу на прикладі нецентрального зіткнення двох куль різних мас, один з яких до зіткнення знаходився в стані спокою.
Зображені на рис. 1.17.1 вектора імпульсів куль до і після зіткнення можна спроектувати на координатні осі OX і OY. Закон збереження імпульсу виконується і для проекцій векторів на кожну вісь. Зокрема, з діаграми імпульсів (рис. 1.17.1) слід, що проекції векторів і імпульсів обох куль після зіткнення на вісь OY повинні бути однакові по модулю і мати різні знаки, Щоб їх сума дорівнювала нулю.
Закон збереження імпульсу у багатьох випадках дозволяє знаходити швидкості взаємодіючих тіл навіть тоді, коли значення діючих сил невідомі. Прикладом може служити реактивний рух .
При стрільбі з гармати виникає віддача - снаряд рухається вперед, а знаряддя - відкочується назад. Снаряд і знаряддя - два взаємодіючих тіла. Швидкість, яку набуває знаряддя при віддачі, залежить тільки від швидкості снаряда і відносини мас (рис. 1.17.2). Якщо швидкості знаряддя і снаряда позначити через і а їх маси через M і m, То на підставі закону збереження імпульсу можна записати в проекціях на вісь OX
На принципі віддачі засновано реактивний рух. В ракеті при згорянні палива гази, нагріті до високої температури, викидаються з сопла з великою швидкістю щодо ракети. Позначимо масу викинутих газів через m, А масу ракети після закінчення газів через M. Тоді для замкнутої системи «ракета + гази» на підставі закону збереження імпульсу (по аналогії з завданням про постріл з гармати) можна записати:
де V - швидкість ракети після закінчення газів. В даному випадку мається на увазі, що початкова швидкість ракети дорівнювала нулю.
Отримана формула для швидкості ракети справедлива лише за умови, що вся маса згорілого палива викидається з ракети одночасно. Насправді витікання відбувається поступово протягом всього часу прискореного руху ракети. Кожна наступна порція газу викидається з ракети, яка вже придбала деяку швидкість.
Для отримання точної формули процес витікання газу з сопла ракети потрібно розглянути більш детально. Нехай ракета в момент часу t має масу M і рухається зі швидкістю (рис. 1.17.3 (1)). Протягом малого проміжку часу Δ t з ракети буде викинута деяка порція газу з відносною швидкістю Ракета в момент t + Δ t матиме швидкість а її маса стане рівною M + Δ M, Де Δ M < 0 (рис. 1.17.3 (2)). Масса выброшенных газов будет, очевидно, равна –ΔM \u003e 0. Швидкість газів в інерціальній системі OX буде дорівнює Застосуємо закон збереження імпульсу. У момент часу t + Δ t імпульс ракети дорівнює, а імпульс випущених газів дорівнює 
. У момент часу t імпульс всієї системи дорівнював Припускаючи систему «ракета + гази» замкнутої, можна записати:
Величиною можна знехтувати, так як | Δ M| << M. Розділивши обидві частини останнього співвідношення на Δ t і перейшовши до межі при Δ t→ 0, отримуємо:
|
Малюнок 1.17.3. Ракета, що рухається в вільному просторі (без гравітації). 1 - в момент часу t. Маса ракети М, її швидкість 2 - Ракета в момент часу t + Δ t. маса ракети M + Δ M, Де Δ M < 0, ее скорость масса выброшенных газов –ΔM \u003e 0, відносна швидкість газів швидкість газів в інерціальній системі |
величина 
є витрата палива в одиницю часу. величина називається реактивної силою тяги Реактивна сила тяги діє на ракету з боку стікали газів, вона спрямована в бік, протилежний відносної швидкості. співвідношення 
висловлює другий закон Ньютона для тіла змінної маси. Якщо гази викидаються з сопла ракети строго назад (рис. 1.17.3), то в скалярною формі це співвідношення приймає вигляд:
де u - модуль відносної швидкості. За допомогою математичної операції інтегрування з цього співвідношення можна отримати формулуЦіолковськогодля кінцевої швидкості υ ракети:
де - відношення початкової і кінцевої мас ракети.
З неї випливає, що кінцева швидкість ракети може перевищувати відносну швидкість витікання газів. Отже, ракета може бути розігнана до великих швидкостей, необхідних для космічних польотів. Але це може бути досягнуто тільки шляхом витрати значної маси палива, що становить більшу частку первісної маси ракети. Наприклад, для досягнення першої космічної швидкості υ \u003d υ 1 \u003d 7,9 · 10 3 м / с при u \u003d 3 · 10 3 м / с (швидкості витікання газів при згорянні палива бувають близько 2-4 км / с) стартова маса одноступінчастої ракети повинна приблизно в 14 разів перевищувати кінцеву масу. Для досягнення кінцевої швидкості υ \u003d 4 u відношення має дорівнювати 50.
Значне зниження стартової маси ракети може бути досягнуто при використанні багатоступеневих ракет, Коли ступені ракети відокремлюються в міру вигоряння палива. З процесу подальшого розгону ракети виключаються маси контейнерів, в яких знаходилося паливо, які відпрацювали двигуни, системи управління і т. Д. Саме по шляху створення економічних багатоступеневих ракет розвивається сучасне ракетобудування.
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І ПРОЩЕССІОНАЛЬНОГО ОСВІТИ РОСТОВСЬКІЙ ОБЛАСТІ
Державна освітня установа СРЕДНЕНГО
Професіональному ОСВІТИ РОСТОВСЬКІЙ ОБЛАСТІ
«Сальського ІНДУСТРІАЛЬНИЙ ТЕХНІКУМ»
МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА
навчального заняття
з дисципліни "Фізика"
Тема: «Імпульс. Закон збереження імпульсу. Реактивний рух ».
Розробив викладач: Титаренко С.А
г.Сальск
2014 р
Тема: «Імпульс. Закон збереження імпульсу. Реактивний рух ».
тривалість: 90мінут.
Тип уроку: Комбінований урок.
Мета уроку:
освітня:
розкрити роль законів збереження в механіці;
дати поняття «імпульс тіла», «замкнута система», «реактивне рух»;
навчити учнів характеризувати фізичні величини (імпульс тіла, імпульс сили), застосовувати логічну схему при виведенні закону збереження імпульсу, формулювати закон, записувати його у вигляді рівняння, пояснювати принцип реактивного руху;
застосовувати закон збереження імпульсу при вирішенні завдань;
сприяти засвоєнню знань про методи наукового пізнання природи, сучасної фізичної картині світу, динамічних законах природи (закон збереження імпульсу);
виховна:
вчити готувати робоче місце;
дотримуватися дисципліни;
виховувати вміння застосовувати отримані знання при виконанні самостійних завдань і подальшого формулювання висновку;
виховувати почуття патріотизму у ставленні до робіт російських вчених в області руху тіла зі змінною масою (реактивний рух) - К. Е. Ціолковський, С.П. Корольов;
розвиваюча:
розширювати кругозір учнів шляхом здійснення міжпредметних зв'язків;
розвивати вміння правильно використовувати фізичну термінологію під час фронтальної усної роботи;
формувати:
наукове уявлення про будову матеріального світу;
універсальний характер отриманих знань шляхом здійснення міжпредметних зв'язків;
методична:
стимулювати пізнавальну і творчу активність;
посилити мотивацію учнів за допомогою різних методів навчання: словесного, наочного і сучасних технічних засобів, для створення умов засвоєння матеріалу.
В результаті вивчення матеріалу на даному уроці студент повинен
знати / розуміти
:
- сенс імпульсу матеріальної точки, як фізичної величини;
- формулу, яка має зв'язок імпульсу з іншими величинами (швидкість, маса);
- класифікує ознака імпульсу (векторна величина);
- одиниці виміру імпульсу;
- другий закон Ньютона в імпульсної формі і його графічну інтерпретацію; закон збереження імпульсу і межі його застосування;
- внесок російських і зарубіжних вчених, які найбільше вплинули на розвиток даного розділу фізики;
вміти:
- описувати і пояснювати результати спостережень і експериментів;
- наводити приклади прояву закону збереження імпульсу в природі і техніці;
- застосовувати отримані знання для вирішення фізичних завдань на застосування поняття «імпульс матеріальної точки», закону збереження імпульсу.
Педагогічні технології:
технологія випереджаючого навчання;
технологія занурення в тему навчального заняття;
ІКТ.
Методи навчання:
словесний;
наочний;
пояснювально-ілюстративний;
евристичний;
проблемний;
аналітичний;
самоперевірка;
взаимопроверка.
Форма проведення: теоретичне заняття.
форми організації навчальної діяльності : Колективна, малими групами, індивідуальна.
Міжпредметні зв'язки:
фізика і математика;
фізика і техніка;
фізика і біологія;
фізика і медицина;
фізика і інформатика;
Внутріпредметние зв'язку:
закони Ньютона;
маса;
інерція;
інертність;
механічний рух.
устаткування:
ПК, екран,
класна дошка, крейда,
повітряна куля, Інерційні машинки, водяна іграшка, акваріум з водою, модель сегнерова колеса.
оснащення:
дидактичний:
опорний конспект для студентів, тестові завдання, лист рефлексії;
методичне:
робоча програм а, календарно-тематичний план;
методичний посібник для викладача по темі « Імпульс. Закон збереження імпульсу. Приклади розв'язання задач »;
Інформаційне забезпечення:
ПК зі встановленою ОС Windows і пакетом Microsoft Office;
мультимедійний проектор;
презентації Microsoft PowerPoint, відеоролики:
- прояв закону збереження імпульсу при зіткненні тіл;
- ефект віддачі;
види самостійної роботи:
аудиторні: рішення задач на застосування ЗСИ , Робота з опорним конспектом;
позааудиторна: робота з конспектом, з додатковою літературою .
Хід заняття:
I. Вступна частина
1.Організаціонний момент -1-2мін.
а) перевірка присутніх, готовності учнів до заняття, наявність форми і т.д.
2. Оголошення теми, її мотивація та целеполаганіе- 5-6 хв.
а) оголошення правил роботи на уроці і оприлюднення критеріїв оцінювання;
б) д омашнее завдання;
в) початкова мотивація навчальної діяльності (залучення учнів до процесу визначення мети).
3. Актуалізація опорних знань (Фронтальне опитування) - 4-5 хв.
II. Основна частина- 60хв.
1. Вивчення нового теоретичного матеріалу
а) Виклад нового лекційного матеріалу за планом:
1). Визначення понять: «імпульс тіла», «імпульс сили».
2). Рішення якісних і кількісних задач на розрахунок імпульсу тіла, імпульсу сили, мас взаємодіючих тіл.
3). Закон збереження імпульсу.
4). Межі застосування закону збереження імпульсу.
5). Алгоритм рішення задач на ЗСИ. Окремі випадки закону збереження імпульсу.
6). Застосування закону збереження імпульсу в науці, техніці, природі, медицині.
б) Проведення демонстраційних експериментів
в) Перегляд мультимедійної презентації.
г) Закріплення матеріалу в процесі уроку (рішення задач на застосування ЗСИ, рішення якісних задач);
д) Заповнення опорного конспекту.
III. Контроль засвоєння матеріалу - 10 хв.
IV. Рефлексія. Підведення підсумків - 6-7 хв. (Резерв часу 2 хв.)
Попередня підготовка студентів
Студентам дається завдання підготувати мультимедійну презентацію і повідомлення за темами: «Закон збереження імпульсу в техніці», «Закон збереження імпульсу в біології», «Закон збереження імпульсу в медицині».
Хід уроку.
I. Вступна частина
1. Організаційний момент.
Перевірка відсутніх і готовність студентів до заняття.
2. Оголошення теми її мотивація і цілепокладання .
а) оголошення правил роботи на уроці і оприлюднення критеріїв оцінювання.
Правила роботи на уроці:
На ваших робочих столах знаходяться опорні конспекти, які стануть основним робочим елементом на сьогоднішньому уроці.
В опорному конспекті вказана тема уроку, порядок вивчення теми.
Крім цього, сьогодні на занятті ми будемо застосовувати рейтингову систему, Тобто кожен з вас спробує своєю роботою на уроці заробити якомога більше число балів, бали будуть нараховуватися за правильно вирішені завдання, правильні відповіді на питання, правильне пояснення спостережуваних явищ, всього за заняття ви можете максимально набрати 27 балів, тобто правильний, повну відповідь на кожне питання 0,5 бала, рішення задачі оцінюється в 1 бал.
Кількість своїх балів за заняття ви порахуєте самостійно і запишіть в картку рефлексії, Отже, якщо ви наберете від 19-27 балів - оцінка «відмінно»; від 12- 18 балів - оцінка «добре»; від 5-11 балів - оцінка «задовільно»
б) домашнє завдання:
Вчити лекційний матеріал.
Збірник завдань з фізики під ред. А.П. Римкевіч № 314, 315 (стор.47), № 323,324 (стр.48).
в) початкова мотивація навчальної діяльності (залучення учнів до процесу визначення мети):
Хочу звернути вашу увагу на цікаве явище, яке ми називаємо удар. Ефект вироблений ударом, завжди викликав подив людини. Чому важкий молот, покладений на шматок металу на ковадлі, тільки притискає його до опори, а той же молот ударом молотобійця плющить його?
А в чому секрет старовинного циркового трюку, коли нищівний удар молота по масивної ковадлі не завдає шкоди людині, на грудях якої встановлений цей ковадло?
Чому летить тенісний м'яч ми можемо легко зловити рукою, а кулю, без шкоди для руки, ми зловити не можемо?
У природі існую кілька фізичних величин, які здатні зберігатися, про одну з них ми сьогодні поговоримо: це імпульс.
Імпульс в перекладі на російську мову означає «поштовх», «удар». Це одна з небагатьох фізичних величин, здатних до збереження при взаємодії тел.
Поясніть, будь ласка, які спостерігаються явища:
ДОСВІД №1: на демонстраційному столі 2 іграшкові машинки, №1 спочиває, №2 рухається, в результаті взаємодії обидві машинки змінюють швидкість свого руху - №1 набуває швидкість, №2 - зменшує швидкість свого руху. (0,5 бала)
ДОСВІД №2: машинки рухаються назустріч один одному, після зіткнення змінюють швидкість свого руху . (0,5 бала)
Як ви думаєте: яка мета нашого сьогоднішнього заняття? Чому ми повинні навчитися? (Передбачуваний відповідь студентів: познайомитися з фізичною величиною «імпульс», навчитися її розраховувати, знайти взаємозв'язок даної фізичної величини з іншими фізичними величинами.)(0,5 бала)
3. Актуалізація комплексу знань.
Ми з вами вже знаємо, що якщо на тіло подіяти деякою силою, то в результаті цього ... .. (тіло змінює своє положення в просторі (здійснює механічний рух))
Відповідь на питання приносить 0,5 бала (максимум за правильні відповіді на всі питання 7 балів)
Дайте визначення механічного руху.
Еталон відповіді: зміна положення тіла в просторі відносно інших тіл називається механічним рухом.
Що таке матеріальна точка?
Еталон відповіді: матеріальна точка - це тіло, розмірами якого в умовах даної задачі можна знехтувати (розміри тел малі в порівнянні з відстанню між ними або тіло проходить відстань багато більше, ніж геометричні розміри самого тіла)
-Пріведіте приклади матеріальних точок.
Еталон відповіді: машина на дорозі з Оренбурга в Москву, людина і Місяць, кулька на довгій нитці.
Що таке маса? Одиниці її вимірювання в СІ?
Еталон відповіді: маса-це міра інертності тіла, скалярная фізична величина, Позначається латинською буквою m, одиниці вимірювання в СІ - кг (кілограм).
Що означає вираз: «тіло більш інертно», «тіло менш інертно»?
Еталон відповіді:більш інертно - повільно змінює швидкість, менше інертно - швидше змінює швидкість.
Дайте визначення сили, назвіть одиниці її вимірювання та основні
характеристики.
Еталон відповіді: сила - векторна фізична величина, що є кількісною мірою дії одного тіла на інше (кількісна міра взаємодії двох або більше тіл), характеризується модулем, напрямком, точкою прикладання, вимірюється в СІ в Ньютона (Н).
-Які сили ви знаєте?
Еталон відповіді: сила тяжіння, сила пружності, сила реакції опори, вага тіла, сила тертя.
Як ви розумієте: рівнодіюча сил прикладених до тіла дорівнює
10 Н?
Еталон відповіді:геометріческаясумма сил, прикладених до тіла дорівнює 10 Н.
Що буде відбуватися з матеріальною точкою під дією сили?
Еталон відповіді: матеріальна точка починає змінювати швидкість свого руху.
Як залежить швидкість руху тіла від його маси?
Еталон відповіді: тому маса - міра інертності тіла, то тіло більшої маси повільніше змінює свою швидкість, тіло меншої маси змінює свою швидкість швидше.
Які системи відліку називають інерційних?
Еталон відповіді: інерціальні системи відліку - це такі системи відліку, які рухаються прямолінійно і рівномірно покоятся.
Сформулюйте перший закон Ньютона.
Еталон відповіді: існують такі системи відліку, щодо яких поступально рухомі тіла зберігають свою швидкість постійною покоятся, якщо на них не діють ніякі інші тіла або дії цих тіл компенсовані.
- Сформулюйте третій закон Ньютона.
\Еталон відповіді: сили, з якими тіла діють один на одного, рівні за модулем і спрямовані вздовж однієї прямої в протилежні сторони.
Сформулюйте другий закон Ньютона.
де і швидкості 1 і 2 кулі до взаємодії, і - швидкості куль після взаємодії, і - маси куль.
Підставивши два останніх рівності в формулу третього закону Ньютона і провівши перетворення, отримаємо:
, тобто
Закон збереження імпульсу формулюється так: геометрична сума імпульсів замкненої системи тіл залишається величиною постійною при будь-яких взаємодіях тіл цієї системи між собою.
або:
Якщо сума зовнішніх сил дорівнює нулю, то імпульс системи тіл зберігається.
Сили, з якими взаємодіють між собою тіла системи, називають внутрішніми, а сили, створювані тілами, що не належать до даної системи, - зовнішніми.
Систему, на яку не діють зовнішні сили, або сума зовнішніх сил дорівнює нулю, називають замкнутою.
У замкнутій системі тіла можуть тільки обмінюватися імпульсами, сумарне ж значення імпульсу не змінюється.
Межі застосування закону збереження імпульсу:
Тільки в замкнутих системах.
Якщо сума проекцій зовнішніх сил на деякий напрямок дорівнює нулю, то в проекції тільки на цей напрям можна записати: pнач X \u003d pкон X (закон збереження складової імпульсу).
Якщо тривалість процесу взаємодії мала, а виникаючі при взаємодії сили великі (удар, вибух, постріл), то за цей короткий час імпульсом зовнішніх сил можна знехтувати.
Прикладом замкнутої системи уздовж горизонтального напрямку є гармата, з якої робиться постріл. Явище віддачі (відкату) знаряддя при пострілі. Таку ж віддачу відчувають пожежні, направляючи потужну водяний струмінь на палаючий об'єкт і насилу утримують брандспойт.
Сьогодні ви повинні засвоїти методи розв'язання якісних та кількісних задач по даній темі і навчитися застосовувати їх на практиці.
Не дивлячись на те, що ця тема улюблена багатьма, тут є свої особливості і складності. Основна складність полягає в тому, що немає єдиної універсальної формули, Яка б могла бути використана при вирішенні того чи іншого завдання по даній темі. У кожному завданні формула виходить різної, причому саме Ви повинні отримати її, аналізуючи умова запропонованого завдання.
Для того, щоб вам було простіше правильно вирішити завдання, я пропоную скористатися АЛГОРИТМОМ РІШЕННЯ ЗАДАЧ.
Його не потрібно заучувати напам'ять, ви можете керуватися ним, дивлячись в зошит, але в міру того, як ви будете вирішувати завдання, він поступово запам'ятається сам.
Відразу хочу попередити: завдання без малюнка, навіть вирішені правильно, я не розглядаю!
Отже, ми розглянемо, як, користуючись запропонованим АЛГОРИТМОМ РІШЕННЯ ЗАДАЧ, слід вирішувати завдання.
Для цього почнемо з поетапного вирішення першого завдання: (завдання в загалом вигляді)
Розглянемо Алгоритм рішення задач на застосування закону збереження імпульсу. (Слайд з алгоритмом, в опорному конспекті записати до малюнків)
Алгоритм рішення задач на закон збереження імпульсу:
Зробити малюнок, на якому окреслити напрямки осі координат, векторів швидкості тіл до і після взаємодії;
2) Записати в векторному вигляді закон збереження імпульсу;
3) Записати закон збереження імпульсу в проекції на вісь координат;
4) З отриманого рівняння виразити невідому величину і знайти її значення;
РІШЕННЯ ЗАДАЧ (Окремі випадки ЗСИ на самостійне рішення задача №3):
(Правильне рішення 1 завдання - 1 бал)
1. На вагонетку масою 800 кг, котиться по горизонтальному шляху зі швидкістю 0,2 м / с, насипали зверху 200 кг піску.
Який стала після цього швидкість вагонетки?
2. Вагон масою 20 т, що рухається зі швидкістю 0,3 м / с, наганяє вагон масою 30 т, рухається зі швидкістю 0,2 м / с.
Яка швидкість вагонів після того, як спрацює зчіпка?
3. Яку швидкість придбає лежить на льоду чавунне ядро, якщо куля, що летить горизонтально зі швидкістю 500 м / с, відскочить від нього і буде рухатися в протилежному напрямку зі швидкістю 400 м / с? Маса кулі 10 г, маса ядра 25 кг. (Завдання резервна, тобто вирішується в разі, якщо залишився час)
(Рішення задач виводиться на екран, студенти звіряють своє рішення з еталоном, аналізують помилки)
Велике значення має закон збереження імпульсу для дослідження реактивного руху.
підреактивним рухом розуміють рух тіла, що виникає при відділенні від тіла з деякою швидкістю будь - якої його частини.В результаті чого саме тіло набуває протилежно спрямований імпульс.
Надійти гумовий дитячий куля, що не зав'язуючи отвори, випустіть його з рук.
Що трапиться? Чому? (0,5 бала)
(Передбачуваний відповідь: Повітря в кулі створює тиск на оболонку в усіх напрямках. Якщо отвір в кульки не зав'язувати, то з нього почне виходити повітря, при цьому сама оболонка буде рухатися в протилежному напрямку. Це випливає з закону збереження імпульсу: імпульс кулі до взаємодії дорівнює нулю, після взаємодії вони повинні придбати рівні по модулю і протилежні по напрямку імпульси, т. е. рухатися в протилежні сторони.)
Рух кульки є прикладом реактивного руху.
Відеоролик Реактивний рух.
Зробити діючі моделі пристроїв реактивного двигуна нескладно.
Угорський фізик Я.А.Сегнер в 1750 році продемонстрував свій прилад, який на честь його творця назвали "сегнерова колесом".
Велике "сегнерова колесо" можна зробити з великого пакета для молока: внизу біля протилежних стінок пакету треба виконати по отвору, проткнув пакет олівцем. До верхньої частини пакета прив'язати дві нитки і підвісити пакет на який-небудь перекладині. Заткніть олівцями отвори і налийте в пакет воду. Потім обережно приберемо олівці.
Поясніть спостережуване явище. Де його можна застосувати? (0,5 бала)
(Передбачуваний відповідь студентів: з отворів вирвуться два струмені в протилежних напрямках, і виникне реактивна сила, яка буде обертати пакет. Сегнерова колесо можна застосувати в установці для поливання клумб або грядок.)
Наступна модель: крутиться повітряна куля. У надутий дитячий повітряна куля, перш, ніж перев'язати отвір ниткою, вставляємо в нього зігнуту під прямим кутом трубочку для соку. У тарілку, розміром менше діаметра кулі, наллємо воду і опустимо туди кулю так, щоб трубочка була збоку. Повітря з кулі буде виходити, і куля почне обертатися по воді під дією реактивної сили.
АБО: в надутий дитячий повітряна куля, перш, ніж перев'язати отвір ниткою, вставити зігнуту під прямим кутом трубочку для соку, всю конструкцію підвісити на нитці, коли повітря почне виходити з кулі через трубочку - куля починає обертатися ..
Поясніть спостережуване явище. (0,5 бала)
Відеоролик «Реактивний рух»
Де ж застосовується закон збереження імпульсу ??? На це питання нам допоможуть відповісти наші хлопці.
Повідомлення студентів і уявлення презентацій.
Теми повідомлень і презентацій:
1. «Застосування закону збереження імпульсу в техніці і побуті»
2. «Застосування закону збереження імпульсу в природі».
3. «Застосування закону збереження імпульсу в медицині»
Критерії оцінювання:
Зміст матеріалу і його науковість - 2балла;
Доступність викладу - 1 бал;
Знання матеріалу і його розуміння - 1 бал;
Дизайн - 1 бал.
Максимальний бал - 5 балів.
Давайте тепер спробуємо відповісти на наступні питання: (1 бал за кожну правильну відповідь, 0,5 бала за неповний відповідь).
"Це цікаво"
1. В одній із серій мультфільму «Ну, постривай!» в безвітряну погоду вовк, для того, щоб наздогнати зайця набирає в груди побільше повітря і дме в парус. Човен розганяється і ... Чи можливо це явище?
(Передбачуваний відповідь студентів: Ні, тому що система вовк-вітрило замкнута, значить сумарний імпульс дорівнює нулю, для того, щоб човен рухалася прискорено необхідна наявність зовнішньої сили, Змінити імпульс системи можуть тільки зовнішні сили. Вовк - повітря - сила внутрішня. )
2.Герой книги Е. Распе барон Мюнхгаузен розповідав: "Вхопивши себе за косичку, я з усіх сил смикнув догори і без особливих зусиль витягнув з болота і себе і свого коня, якого міцно стиснув ногами, як щипцями".
Чи можна таким чином підняти себе ?
(Передбачуваний відповідь студентів: змінити імпульс системи тіл можуть тільки зовнішні сили, отже, підняти себе таким чином не можна, Тому що в даній системі діють тільки внутрішні сили. До взаємодії імпульс системи дорівнював нулю. Дія внутрішніх сил не може змінити імпульс системи, отже, після взаємодії імпульс буде дорівнює нулю).
3. Відома стародавня легенда про багача з мішком золотих, який, опинившись на абсолютно гладкому льоду озера, замерз, але не побажав розлучитися з багатством. Але ж він міг врятуватися, якщо б не був такий жадібний!
(Передбачуваний відповідь студентів: Досить було відштовхнути від себе мішок з золотом, і багач сам поплив би по льоду в протилежну сторону за законом збереження імпульсу.)
III. Контроль засвоєння матеріалу:
тестові завдання (Додаток 1)
(Тестування проводиться на аркушах паперу, між якими закладена копіювальний папір, після закінчення тестування один екземпляр - вчителю, інший - сусідові по парті, взаимопроверка) (5 балів)
IV. Рефлексія. Підведення підсумків (Додаток 2)
Завершуючи урок, хотілося б сказати, що закони у фізиці можна застосовувати до вирішення багатьох завдань. Сьогодні на уроці ви навчилися застосовувати на практиці один з найбільш фундаментальних законів природи: закон збереження імпульсу.
Прошу вас заповнити лист «Рефлексія», на якому ви зможете відобразити результати сьогоднішнього уроку.
Список використаної літератури:
Література для викладачів
основна:
Під ред. Пінського А.А., Кабардино О.Ф. Фізика 10 клас: підручник для загальноосвітніх установ і шкіл з поглибленим вивченням фізики: профільний рівень. - М.: Просвещение, 2013 .
Касьянов В.А. Фізика. 10 клас: підручник для загальноосвітніх навчних закладів. - М.: Дрофа, 2012.
Фізика 7-11. Бібліотека наочних посібників. Електронне видання. М .: «Дрофа», 2012 р
додаткова:
Мякішев Г. Я., Буховцев Б. Б., Соцький Н. Н. Фізика-10: Ізд.15-е. - М .: Просвещение, 2006.
Мякішев Г. Я. Механіка - 10: Изд. 7-е, стереотип. - М .: Дрофа, 2005.
Римкевіч А. П. Фізика. Задачник-10 - 11: Изд. 10-е, стереотип. - М .: Дрофа, 2006.
Савур Ю. А. Моделі уроків-10: кн. для вчителя. - М .: Просвещение, 2005.
Куперштейн Ю. С. Фізика-10: опорні конспекти і диференційовані завдання. - СПб .: Сентябрь, 2004.
Використані Інтернет-ресурси
Література для студентів:
Мякішев Г.Я. Фізика. 10 клас: підручник для загальноосвітніх установ: базовий і профільний рівні. - М.: Просвещение, 2013 .
Громов С.В. Фізика-10.М. »Просвещение» 2011 р
Римкевіч П.А. Збірник завдань з фізики. М .: «Дрофа» 2012р.
Додаток 1
Варіант №1.
1.Як з названих нижче величин скалярная?
А. маса.
Б. імпульс тіла.
В. сила.
2.Тело масою m рухається зі швидкістю. Який імпульс тіла?
А.
Б. m
В.
3. Як називається фізична величина, що дорівнює добутку сили на час її дії?
А. Імпульс тіла.
Б. Проекція сили.
В. Імпульс сили.
4.У яких одиницях вимірюється імпульс сили?
А. 1 Н · с
Б. 1 кг
В. 1 Н
5. Як спрямований імпульс тіла?
А. Має такий же напрямок, як і сила.
Б. В ту ж сторону, що і швидкість тіла.
6.Чем одно зміна імпульсу тіла, якщо на нього подіяла сила 15 Н протягом 5 секунд?
А. 3 кг · м / с
Б. 20 кг · м / с
В. 75 кг · м / с
7. Як називається удар, при якому частина кінетичної енергії стикаються тел йде на їх необоротну деформацію, змінюючи внутрішню енергію тіл?
А. Абсолютно не пружний удар.
Б. Абсолютно пружний удар
В. Центральний.
8. Які з виразів відповідає закону збереження імпульсу для випадку взаємодії двох тіл?
А. \u003d m
Б.
В. m =
9. На якому законі засновано існування реактивного руху?
А. Перший закон Ньютона.
Б. Закон всесвітнього тяжіння.
В. Закон збереження імпульсу.
10.Прімером реактивного руху є
А. Явище віддачі при стрільбі зі зброї.
Б. Від згоряння метеорита в атмосфері.
В. Рух під дією сили тяжіння.
Додаток 1
Варіант №2.
1.Як з названих нижче величин векторна?
А. імпульс тіла.
Б. маса.
В. час.
2.Як вираз визначає зміна імпульсу тіла?
А. m
Б. t
В. m
3. Як називається фізична величина, що дорівнює добутку маси тіла на вектор його миттєвої швидкості?
А. Проекція сили.
Б. Імпульс сили.
В. Імпульс тіла.
4.Каково найменування одиниці імпульсу тіла, виражене через основні одиниці Міжнародної системи?
А. 1 кг · м / с
Б. 1кг · м / с 2
В. 1кг · м 2 / с 2
5.Куда направлено зміна імпульсу тіла?
А. В ту ж сторону, що і швидкість тіла.
Б. В ту ж сторону, що і сила.
В. В сторону, протилежну руху тіла.
6.Чем дорівнює імпульс тіла масою 2 кг, що рухається зі швидкістю 3 м / с?
А. 1,5 кг · м / с
Б. 9 кг · м / с
В. 6 кг · м / с
7. Як називається удар, при якому деформація стикаються тел є оборотною, тобто зникає після припинення взаємодії?
А. Абсолютно пружний удар.
Б. Абсолютно непружних удар.
В. Центральний.
8. Яке з виразів відповідає закону збереження імпульсу для випадку взаємодії двох тіл?
А. = m
Б.
В. m =
9. Закон збереження імпульсу виконується ...
А. Завжди.
Б. Обов'язково при відсутності тертя в будь-яких системах відліку.
В. Тільки в замкнутій системі.
10. Прикладом реактивного руху є ...
А. Явище віддачі при пірнанні з човна у воду.
Б. Явище збільшення ваги тіла, викликане прискореним рухом
опори або підвісу.
В. Явище тяжіння тел Землею.
відповіді:
варіант №1
варіант №2
1. А 2. Б 3. В 4. А 5. Б 6. В 7. А 8. Б 9. В 10. А
1 завдання - 0,5 бала
Максимум при виконанні всіх завдань - 5 балів
Додаток 2
Опорний конспект.
Дата ___________.
Тема уроку: «Імпульс тіла. Закон збереження імпульсу ».
1. Імпульс тіла - це __________________________________________________
2. Розрахункова формула для імпульсу тіла: ________________________________
3. Одиниці виміру імпульсу тіла: ___________________________________
4. Напрямок імпульсу тіла завжди збігається з напрямком ___________
5.імпульс сили - це__________________________________________________
6.
Розрахункова формула імпульс сили :___________________________________
7. Одиниці виміру імпульс сили ___________________________________
8. Напрям імпульсу сили завжди збігається з напрямком______________________________________________________________________
9. Запишіть другий закон Ньютона в імпульсної формі:
______________________________________________________________________
10. Абсолютно пружний удар - це _______________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
11. Абсолютно непружних удар - це _____________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
12. При абсолютно пружному ударі відбувається ____________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
16. Математична запис закону:_______________________________________
17. Межі застосування закону збереження імпульсу:
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
18. Алгоритм рішення задач на закон збереження імпульсу:
1)____________________________________________________________________
2)____________________________________________________________________
3)____________________________________________________________________
4)____________________________________________________________________
19. Окремі випадки закону збереження імпульсу:
А) абсолютно пружне взаємодія: Проекція на вісь ОХ: 0,3 м / с, наганяє вагон масою 30 т, що рухається зі швидкістю 0,2 м / с. Яка швидкість вагонів після того, як спрацює зчіпка?
____________
відповідь:
21. Застосування закону збереження імпульсу в техніці і побуті:
а) Реактивний рух - це ___________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Приклади реактивного руху:_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
в) явище віддачі _____________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________
22. Застосування закону збереження імпульсу в природі:
23. Застосування закону збереження імпульсу в медицині:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
24. Це цікаво:
1. Відома стародавня легенда про багача з мішком золотих, який, опинившись на абсолютно гладкому льоду озера, замерз, але не побажав розлучитися з багатством. Але ж він міг врятуватися, якщо б не був такий жадібний! Яким чином?__________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. В одній із серій мультфільму «Ну, постривай!» в безвітряну погоду вовк, для того, щоб наздогнати зайця набирає в груди побільше повітря і дме в парус. Човен розганяється і ... Чи можливо це явище? Чому?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3.Герой книги Е. Распе барон Мюнхгаузен розповідав: "Вхопивши себе за косичку, я з усіх сил смикнув догори і без особливих зусиль витягнув з болота і себе і свого коня, якого міцно стиснув ногами, як щипцями".
Чи можна таким чином підняти себе? Чому?
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Оцінка за заняття ______________
додаток 3
листок рефлексії
Прізвище ім'я__________________________________________
Група ________________________________________________
1.На уроці я працював (а)
2.Своей роботою на уроці я
3.Урок для мене видався
4.За урок я
5.Мое настрій
6.Матеріал уроку мені був
7.Домашнее завдання мені здається
активно / пасивно
задоволений (на) / незадоволений (на)
коротким / довгим
не втомився (а) / втомився (а)
стало краще / стало гірше
зрозумілий / не зрозумілий
корисний / даремний
цікавий / нудний
легким / важким
цікаво / нецікаво
Н 
аріс свій настрій смайликом.
Підрахуйте отримане за урок кількість балів, оціните свою роботу на уроці.
Якщо ви набрали:
від 19-27 балів - оцінка «відмінно»
Від 12- 18 балів - оцінка «добре»
Від 5-11 балло - оцінка «задовільно»
Я набрав (а) ________ балів
оцінка _________
Заняття № 14
Тема. Імпульс тіла. Закон збереження імпульсу. Реактивний рух.
мета: cформіровать знання учнів про фізичних величинах - імпульсі тіла і імпульсі сили, і зв'язку між ними; допомогти усвідомити закон збереження імпульсу; cформіровать знання про реактивний рух.
Тип уроку: урок засвоєння нових знань.
устаткування: сталева кулька, магніт, стакан з водою, аркуш паперу, однакові кулі (2 або 4) на нитках, повітряна кулька, піддон, дитяча машинка, стакан з водою і краном.
^
План-схема уроку
| етапи уроку | Час, хв | Методи і форми роботи з класом |
| I. Організаційний етап | 2 | |
| II. Актуалізація опорних знань | 5 | фронтальне опитування |
| III. Повідомлення теми, мети і завдань уроку | 2 | Визначення мети уроку за планом вивчення теми |
| IV. Мотивація навчальної діяльності | 2 | аргументоване пояснення |
| V. Сприйняття і первинне осмислення нового матеріалу | 20 | Пояснення вчителя з елементами евристичної бесіди |
| VI. Закріплення нового матеріалу | 10 | Тест для самоперевірки |
| VII. Підведення підсумків уроку і повідомлення домашнього завдання | 4 | Пояснення вчителя, інструктаж |
^ Хід уроку
організаційний етап
Актуалізація і корекція опорних знань
питання класу
Сформулюйте перший закон динаміки Ньютона.
Сформулюйте другий закон динаміки Ньютона.
Сформулюйте третій закон динаміки Ньютона.
Яка система тел називається ізольованою або замкнутої?
Повідомлення теми, мети і завдань уроку
План вивчення теми
Імпульс сили.
Імпульс тіла.
Ізольована система тел. Закон збереження імпульсу.
Реактивний рух. Рух ракети як реактивний рух.
Мотивація навчальної діяльності
Як і закони Ньютона, закони збереження є результатом теоретичного узагальнення дослідних фактів. Це - фундаментальні закони фізики, які мають виключно важливе значення, оскільки застосовуються не тільки в механіці,алеі в інших розділах фізики.
Сприйняття і первинне осмислення нового матеріалу
Під терміном «імпульс» (від лат. «impulsus »- поштовх) в механіці розуміють імпульс сили і імпульс тіла.
Питання класу. Як ви вважаєте, чи залежить результат взаємодії від часу або він визначається тільки силою взаємодії?
Демонстрація 1. На горизонтальну поверхню покласти сталева кулька і швидко пронести над ним магніт. Шарик ледь зрушиться з місця (рис. 1, а). Повторити досвід, проносячи магніт повільно. Кулька буде рухатися за магнітом (рис. 1, б).
Демонстрація 2. На край столу покласти аркуш паперу і поставити на нього склянку з водою. Якщо лист тягнути повільно, то склянку рухається разом з ним (рис. 2, а), а якщо лист смикнути, він висмикається з-під склянки, а стакан залишиться на місці (рис. 2, б).
^ Питання класу. Про що свідчать ці досліди?
Взаємодія тіл залежить не тільки від сили, а й від часу її дії, тому для характеристики дії сили ввели спеціальну характеристику - імпульс сили.
^ Імпульс сили
- фізична величина, що є мірою дії сили за певний інтервал часу і чисельно
дорівнює добутку сили на час ее дії: 
.
Одиницею в СІ є ньютон-секунда (Н∙ с). Імпульс сили - векторна величина: напрямок імпульсу сили збігається з напрямом сили, що діє на тіло.
^ 2. Імпульс тіла
Уявімо собі, що куля масою 40 г кинули зі швидкістю 5 м / с. Такий шар можна зупинити, підставивши лист щільного картону або товсту тканину. Але якщо куля вистрілити з гвинтівки зі швидкістю 800 м / с, то навіть за допомогою трех товстих дощок зупинити його майже неможливо.
^ Питання класу. Який висновок можна зробити з цього прикладу?
Для характеристики руху недостатньо знати тільки масу тіла і швидкість. Тому як один із заходів механічного руху введений імпульс тіла (або кількість руху).
^ Імпульс тіла
- фізична величина, яка є мірою механічного руху і чисельно визначається твором маси тіла на швидкість його руху: 
.
Одиницею в СІ є кілограм-метр в секунду (кг∙ м / с). Імпульс тіла - векторна величина, його напрямок збігається з напрямком швидкості руху тіла.
Якщо тіло масоюm рухається зі швидкістю υ, а потім протягом часу взаємодіє з іншим тілом з силою F , то в процесі цього взаємодії тіло буде рухатися з прискоренням а:
, 
.
Остання формула демонструє зв'язок між імпульсом сили і зміною імпульсу тіла.
Таким чином, зміна імпульсу тіла дорівнює імпульсу сили взаємодії.
^ 3. Ізольована система тел. Закон збереження імпульсу
ізольована (або замкнута) система тел - це система тіл, взаємодіючих тільки між собою і не взаємодіють з тілами, що не входять в цю систему.
Ізольованих систем тел в повному розумінні цього слова не існує, це ідеалізація. Всі тіла в світі взаємодіють. Але в ряді випадків реальні системи можна розглядати як ізольовані, виключаючи з розгляду ті взаємодії, які в даному випадку є несуттєвими.
Демонстрація 3. Пружний удар двох куль однакової маси, підвішених на нитках (рис. 3).
Так, вивчаючи пружний удар двох однакових куль, сістему.шаров можна розглядати як ізольовану, так як в момент удару сили тяжіння куль врівноважені силами реакції ниток, сили сопротівленія.воздуха куль малі, ними можна знехтувати.
Наведіть приклади інших систем, які можна вважати ізольованими.
Якщо знову звернутися до системи куль масами т
1
і т
2
,
які в початковий момент часу в обраній інерціальній системі відліку мають швидкості 
і
, То через момент часу
t
можна побачити, що їх швидкості в результаті взаємодії змінилися до 
і
.
Згідно з другим законом Ньютона:
Оскільки відповідно до третього закону Ньютона
З отриманого виразу видно, що векторна сума імпульсів тіл, що входять в замкнуту систему, залишається постійною. Це і є закон збереження імпульсу.
^ 4. Реактивний рух. Рух ракети як реактивне рух
Законом збереження імпульсу пояснюється реактивний рух.
^ реактивний рух - це рух тіла, що виникає в результаті відділення від нього частини або викиду їм речовини з деякою швидкістю щодо тіла.
демонстрація 4 . Надути повітряну кульку, а потім відпустити. Кулька буде рухатися за рахунок газів, які з нього «випливають».
Демонстрація 5. У піддон поставити дитячу машинку і встановити на неї склянку з водою, що має кран. Якщо відкрити кран, зі склянки почне витікати вода, і машинка поїде.
^ Завдання класу. Наведіть приклади реактивного руху. (Реактивний рух здійснюють літаки, що летять зі швидкостями в декілька тисяч кілометрів на годину, снаряди всім відомих «катюш», космічні ракети. Реактивний рух притаманне, наприклад, кальмарам, каракатиця, восьминогам.)
Розглянемо рис. 4. Будь-яка ракета складається з трубчастого корпусу 1, закритого з одного кінця. На другому кінці розташоване сопло 2. Кожна ракета має паливо 3. Коли ракета стоїть, її сумарний імпульс дорівнює нулю: паливо і корпус нерухомі. Будемо вважати, що паливо ракети згоряє миттєво. разкален гази 4 під великим тиском вириваються назовні.
При цьому корпус ракети рухається в сторону, протилежну руху розжарених газів.
нехай mг υ г - проекція імпульсу газів на вісь Оу, а m доυ до - проекція імпульсу корпусу ракети. Відповідно до закону збереження імпульсу сума імпульсів корпусу ракети і випливають газів дорівнює сумарному імпульсу ракети на старті, який, як відомо, дорівнює нулю. відповідно 0 = m r υ r + m до υ до
m до υ до = - m гυ г
Звідси випливає, що корпус ракети отримує такий же по модулю імпульс, як і гази, що вилетіли з сопла. отже,
Тут знак «-» вказує на те, що напрямок швидкості корпусу ракети протилежно напрямку швидкості вилітають газів. Тому для переміщення ракети в заданому напрямку струмінь газів, що викидаються ракетою, має бути спрямовано протилежно заданому напрямку руху. Як бачимо, ракета рухається, чи не взаємодіючи з іншими тілами, і тому може рухатися в космосі.
^ Завдання класу. Проаналізувавши останню формулу, дайте відповідь на питання: як можна збільшити швидкість ракети?
Швидкість ракети можна збільшити двома способами:
збільшити швидкість газів, що випливають із сопла ракети;
збільшити масу палива, що згорає.
VI. Закріплення нового матеріалу
^ Тест для самоперевірки
Відзначте правильний, на вашу думку, відповідь.
Імпульсом тіла називається:
Б добуток маси тіла і його швидкості
В твір сили, що діє на тіло, і швидкості тіла
Г твір сили, що діє на тіло, і часу її дії
Вкажіть одиницю імпульсу тіла.
Вкажіть одиницю імпульсу сили.
Зміна імпульсу тіла дорівнює:
Б різниці початкової і кінцевої швидкості тіла
В імпульсу сили
Г зміни маси тіла за одиницю часу
Реактивний рух виникає:
Б русі різних частин тіла відносно центру маси тіла
^ В поділі тіла на частини
Г відокремлення від тіла частини його маси з певною швидкістю руху щодо іншої частини
Визначте, в яких системах відліку виконується закон збереження імпульсу.
Б неінерціальна Г Будь-яких
Виберіть приклад, який демонструє реактивний рух.
Б коливання маятника
В політ метелика
Г Падіння листя з дерев
Ракета піднімається рівномірно вертикально вгору. Визначте, як і чому змінюється імпульс ракети.
Б Не змінюється, оскільки маса зменшується, а швидкість руху збільшується
В Зростає, оскільки ракета піднімається все вище над землею
Г Не змінюється, оскільки швидкість руху постійна
вкажіть правильну запис закону збереження імпульсу.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Б | В | Г | В | Г | В | А | А | А |
VII. Підведення підсумків уроку і повідомлення домашнього завдання
Учитель підводить підсумки уроку, оцінює діяльність учнів.
Домашнє завдання
Вивчити теоретичний матеріал за підручником.
Охарактеризувати реактивний рух як фізичне явище за узагальненим планом характерістікі фізичного явища.
Продумати демонстрацію реактивного руху, описати і пояснити її.
Закон збереження імпульсу
У підрозділі (5.8) було введено поняття імпульсу довільного тіла і отримано рівняння (5.19), що описує зміну імпульсу під дією зовнішніх сил. Так як зміна імпульсу обумовлено тільки зовнішніми силами,то рівняння (5.19) зручно застосовувати для опису взаємодій декількох тел. При цьому взаємодіючі тіла розглядають як одне складне тіло (систему тіл). Можна показати, що імпульс складного тіла (Системи тіл) дорівнює векторній сумі імпульсів його частин:
p \u003d p 1 + p 2 + ... (9.13)
Для системи тел рівняння виду (5.13) записується без будь-яких змін:
dp \u003d F · dt.(9.14)
зміна імпульсусистеми тел одно імпульсу діючих на неї зовнішніх сил.
Розглянемо деякі приклади, що ілюструють дію цього закону.
На рис. 9.10, а спортсменка варто, спираючись правою ногою на скейтборд, а лівої відштовхується від землі. Досягнута при поштовху швидкість залежить від сили поштовху і від часу, протягом якого ця сила діє.
На рис. 9.10, б зображений метальник списа. Швидкість, яку придбає спис даної маси, залежить від сили, прикладеної рукою спортсмена і від часу, протягом якого вона прикладена.
Мал. 9.10.а) Спортсменка на скейтборді; б) метальник списа
Мал. 9.11.
Штовхання ядра
Тому перед кидком списи спортсмен заносить руку далеко назад. Більш детально подібний процес розібраний ні прикладі спортсмена, який штовхає ядро, рис. 9.11.
З рівності (9.14) випливає одне важливе для практичного застосування наслідок, зване законом збереження імпульсу.Розглянемо систему тіл, на яку не діють зовнішні сили. Таку систему називають замкнутої.
Система тіл, які взаємодіють тільки між собою і не взаємодіють з іншими тілами, називається замкнутої.
Для такої системи зовнішніх сил немає (F \u003d0 і dp \u003d0). Тому має місце закон збереження імпульсу.
Векторна сума імпульсів тіл,що входять в замкнуту систему, залишається незмінною (Зберігається).
Іншими словами, для будь-яких двох моментів часу імпульси замкнутої системи однакові:
p 1 \u003d p 2(9.15)
Закон збереження імпульсу - це фундаментальний закон природи, який не знає жодних винятків. Він абсолютно точно дотримується і в макросвіті і в мікросвіті.
Звичайно, замкнута система - це абстракція, так як в переважній більшості випадків зовнішні сили є. Однак для деяких типів взаємодій з дуже малою тривалістю наявністю зовнішніх сил можна знехтувати, так як при малому інтервалі дії імпульс сили можна вважати рівним нулю:
F · dt 0 → dp 0.
До процесів малої тривалості відносяться
Зіткнення рухомих тел
Розпад тіла на частини (вибух, постріл, кидок).
приклади
В бойовиках часто присутні сцени, в яких після попадання кулі людини відкидає по ходу пострілу. На екрані це виглядає досить ефектно. Перевіримо, чи можливо це? Нехай маса людей М\u003d 70 кг і він в момент попадання кулі знаходиться в стані спокою. Масу кулі приймемо рівної т \u003d9 г, а її швидкість v \u003d750 м / с. Якщо вважати, що після попадання кулі людина приходить в рух (в дійсності цьому може перешкодити сила тертя між підошвами і підлогою), то для системи людина- куля можна записати закон збереження імпульсу: р 1 = р 2.Перед потраплянням кулі людина не рухається і відповідно до (9.9) імпульс системи р 1 \u003d m ∙ v+0. Будемо вважати, що куля застряє в тілі. Тоді кінцевий імпульс системи р 2 = (М + т) ∙ і,де і- швидкість, яку отримала людина при попаданні кулі. Підставивши ці вирази в закон збереження імпульсу, отримаємо:
Отриманий результат показує, що ні про яке відлітань людини на кілька метрів не може бути й мови (до речі, тіло, кинуте вгору зі швидкістю 0,1 м / с, підніметься на висоту всього 0,5 мм!).
2) Зіткнення хокеїстів.
Два хокеїста масою М 1і М 2рухаються назустріч один одному зі швидкостями, відповідно, v 1, v 2(Рис. 9.12). Визначити загальну швидкість їх руху, вважаючи зіткнення абсолютно непружним(При абсолютно непружного ударі тіла «зчіплюються» і рухаються далі як одне ціле).
Мал. 9.12.Абсолютно неупругое зіткнення хокеїстів
Застосуємо закон збереження імпульсу до системи, що складається з двох хокеїстів. Імпульс системи перед зіткненням p 1 \u003d M 1 ∙ v 1- M 2 v 2.У цій формулі стоїть знак «-» тому, що швидкості v 1і v 2спрямовані назустріч один одному. напрямок швидкості v 1вважається позитивним, а напрямок швидкості v 2- негативним. Після непружного зіткнення тіла рухаються із загальною швидкістю vі імпульс системи р 2 \u003d (M l + M 2) ∙ v.Запишемо закон збереження імпульсу і знайдемо швидкість v:
напрямок швидкості vвизначається її знаком.
Звернемо увагу на одну важливу обставину: закон збереження імпульсу можна застосовувати тільки до вільним тіл.Якщо рух одного з тіл обмежена зовнішніми зв'язками, то загальний імпульс зберігатися не буде.
реактивний рух
На використанні закону збереження імпульсу засноване реактивний рух. Так називають рух тіла, що виникає при відділенні від тіла з якоюсь швидкістю деякої його частини. Розглянемо реактивний рух ракети. Нехай ракета і її маса разом з паливом М спочиває.Початковий імпульс ракети з паливом дорівнює нулю.При згорянні порції палива маси тутворюються гази, які викидаються через сопло зі швидкістю і. Згідно із законом збереження імпульсу загальний імпульс ракети і палива зберігається: р 2 \u003d p 1→ т ∙ і + (М - m) ∙ v \u003d0, де v- швидкість, отримана ракетою. З цього рівняння знаходимо: v \u003d ─т ∙ і / (М ─ т).Ми бачимо, що ракета набуває швидкість, спрямовану в бік, протилежний напрямку викиду газу. У міру згоряння палива швидкість ракети безперервно зростає.
Прикладом реактивного руху є і віддача при пострілі з гвинтівки. Нехай гвинтівка, маса якої m 1 \u003d4,5 кг, стріляє кулею масою т 2 \u003d11 г, що вилітає зі швидкістю v 1 \u003d800 м / с. Із закону збереження імпульсу можна вирахувати швидкість віддачі:
Така значна швидкість віддачі виникне, якщо гвинтівка не присунуто-о-пліч. В цьому випадку стрілок отримає сильний удар прикладом. При правильній техніці пострілу стрілок притискає гвинтівку до плеча і віддачу сприймає все тіло стрільця. При масі стрілка 70 кг швидкість віддачі в цьому випадку буде дорівнює 11,8 см / с, що цілком допустимо.
