При каком столкновении выполняется закон сохранения импульса условия и принцип (4 видео)

Закон сохранения импульса — один из основных законов физики, который выполняется во всех взаимодействиях тел. Согласно этому закону, сумма импульсов системы тел остается неизменной, если на нее не действуют внешние силы. То есть, если два тела сталкиваются друг с другом и не действуют силы со стороны окружающей среды, их общий импульс до и после столкновения остается постоянным.

Однако не все столкновения удовлетворяют условиям закона сохранения импульса. Он выполняется только в тех случаях, когда столкновение является упругим или неупругим. В упругом столкновении кинетическая энергия системы сохраняется, а в неупругом — происходит ее частичное изменение.

Упругое столкновение характеризуется отсутствием деформации тел, а значит, они после столкновения сохраняют свою форму и размеры. В таком случае, сумма импульсов тел до столкновения будет равна сумме импульсов после столкновения. Неупругое столкновение, напротив, связано с деформацией тел и частичным передачей импульса от одного тела к другому.

Таким образом, закон сохранения импульса выполняется при упругом и неупругом столкновении, когда внешние силы не оказывают влияния на систему. Именно этот закон лежит в основе множества физических явлений и процессов, и его знание позволяет более полно и точно описать и объяснить многие физические явления.

Содержание

Условия выполнения закона сохранения импульса
Упругое столкновение
Упругое столкновение со стороны крайнего гидродинамического сопротивления
Упругое столкновение с равномерным движением внешнего стороннего объекта
Принцип сохранения импульса
Функция импульса и его свойства
Закон сохранения импульса в системе отсчета без внешнего воздействия
Применение закона сохранения импульса в реальных примерах
🎦 Видео

Видео:Закон сохранения импульсаСкачать

Условия выполнения закона сохранения импульса

Однако для выполнения закона сохранения импульса необходимо соблюдение определенных условий:

Условие	Объяснение
Закрытость системы	Система должна быть закрытой, то есть не должна взаимодействовать со внешними объектами, чтобы импульс, обменяемый между телами, не терялся или не пополнялся.
Отсутствие внутренних сил	Внутренние силы, действующие между взаимодействующими телами, должны быть равны нулю. Если существуют такие силы, они могут изменить общий импульс системы и нарушить закон сохранения.
Отсутствие внешнего воздействия	Внешние силы, действующие на систему, должны быть незначительными или их суммарный эффект должен быть равным нулю. Иначе эти силы могут изменить общий импульс системы, внося нарушения в закон сохранения.

Если все эти условия выполняются, то закон сохранения импульса окажется применимым и позволит предсказывать изменения импульса системы при взаимодействии тел.

Упругое столкновение

Когда два тела сталкиваются упруго, они обмениваются импульсом, но общий импульс системы остается постоянным. Перед столкновением и после него, сумма импульсов объектов в системе будет одинакова. Это является следствием закона сохранения импульса, который утверждает, что в изолированной системе общий импульс остается неизменным.

Кроме сохранения импульса, у упругого столкновения есть и другая особенность — сохранение кинетической энергии. В упругом столкновении, кинетическая энергия системы до и после столкновения остается постоянной. Это означает, что энергия не теряется и не создается в результате столкновения, а только перераспределяется между объектами.

Математически, упругое столкновение может быть описано с помощью уравнения сохранения импульса и уравнения сохранения кинетической энергии. Из этих уравнений можно определить изменение скоростей объектов после столкновения.

Упругие столкновения широко применяются в реальной жизни, например, в спорте. Некоторые примеры упругих столкновений включают столкновение мяча с ракеткой или мяча с поверхностью. В этих случаях, мяч и ракетка или поверхность обмениваются импульсом и кинетической энергией в результате столкновения.

Упругое столкновение со стороны крайнего гидродинамического сопротивления

При упругом столкновении со стороны крайнего гидродинамического сопротивления, вектор импульса системы изменяется в результате воздействия среды. Это означает, что импульс системы до и после столкновения не сохраняется. Однако, при соблюдении некоторых условий, можно сделать приближенное предположение о сохранении импульса.

Условия, при которых можно применить закон сохранения импульса при упругом столкновении со стороны крайнего гидродинамического сопротивления, включают ситуации, где сопротивление среды является малым и не вызывает значительного изменения импульса системы.

В реальных примерах, таких как движение автомобиля через воздушный поток или движение самолета через атмосферу, упругое столкновение со стороны крайнего гидродинамического сопротивления играет существенную роль в определении эффективности движения и расхода энергии. Понимание этого взаимодействия позволяет улучшить технологии и разработать более эффективные и экологически устойчивые системы передвижения.

Упругое столкновение с равномерным движением внешнего стороннего объекта

Важно отметить, что упругое столкновение может происходить не только между двумя объектами, но и с участием стороннего объекта, который движется равномерно. Подобное движение стороннего объекта не нарушает закон сохранения импульса и кинетической энергии.

В случае упругого столкновения с равномерным движением внешнего стороннего объекта, импульс каждого объекта до и после столкновения сохраняется, а также кинетическая энергия. Это означает, что сумма импульсов всех объектов, включая сторонний объект, остается неизменной.

При таком столкновении, скорость каждого объекта после столкновения будет зависеть от его массы и начальной скорости. Если сторонний объект имеет массу значительно большую, чем у объекта, с которым он сталкивается, то он почти не изменит свою скорость. В то же время, масса объекта, с которым столкнулся сторонний объект, будет влиять на его скорость после столкновения.

Упругое столкновение с равномерным движением внешнего стороннего объекта является одной из интересных ситуаций, где применение закона сохранения импульса и кинетической энергии позволяет описать динамику столкновения и рассчитать скорости объектов после него. Такие примеры широко используются в физических расчетах и моделировании различных ситуаций.

Видео:Физика - импульс и закон сохранения импульсаСкачать

Принцип сохранения импульса

Импульс — это векторная величина, которая определяет количество движения объекта и вычисляется как произведение массы объекта на его скорость. Таким образом, при столкновении двух объектов, сумма их импульсов до столкновения должна быть равна сумме их импульсов после столкновения.

Принцип сохранения импульса применяется во многих физических явлениях. Например, при столкновении двух автомобилей, сумма их импульсов до столкновения должна быть равна сумме их импульсов после столкновения. Также, этот принцип используется при рассмотрении движения планет вокруг Солнца, где сумма импульсов планет остается постоянной на протяжении всего движения.

Принцип сохранения импульса является следствием закона Ньютона о втором законе движения, который утверждает, что сила, действующая на объект, равна изменению его импульса по времени. Таким образом, если внешние силы отсутствуют, то изменение импульса равно нулю, и импульс остается постоянным.

Принцип сохранения импульса можно использовать для решения различных задач, связанных с движением тел. Например, можно определить скорость движения объекта после столкновения, зная его массу и начальную скорость, а также массу и скорость другого объекта.

Функция импульса и его свойства

Свойства функции импульса:

Векторная величина: импульс имеет направление и величину. Направление импульса совпадает с направлением скорости движения тела.
Изменение и сохранение: импульс тела может изменяться под воздействием внешних сил и взаимодействий с другими телами. Однако в замкнутой системе, где внешние силы отсутствуют, сумма импульсов всех тел остается постоянной.
Передача импульса: при взаимодействии тел импульс может переходить от одного тела к другому. Например, при упругом столкновении двух тел часть импульса одного тела передается другому.

Функция импульса играет важную роль в законе сохранения импульса. Ее свойства позволяют анализировать движение тел, взаимодействия и применять закон сохранения импульса в различных физических задачах. Например, при рассмотрении столкновения двух тел можно использовать функцию импульса для определения изменения скоростей и направлений движения тел после столкновения.

Закон сохранения импульса в системе отсчета без внешнего воздействия

Импульс тела определяется как произведение его массы на скорость. Закон сохранения импульса означает, что сумма импульсов всех тел в системе остается постоянной во времени, то есть:

ΣP = P₁ + P₂ + … + P_n = const,

где ΣP — сумма импульсов всех тел в системе, а P₁, P₂, …, P_n — импульсы отдельных тел.

Этот закон может быть использован для решения различных задач в физике. Он позволяет определить скорость и направление движения тела после столкновения, а также вычислить изменение импульса.

Пример	Объяснение
Движение автомобиля с несрабатывающими тормозами	Если автомобиль движется без внешнего воздействия (например, без срабатывающих тормозов), то закон сохранения импульса утверждает, что сумма импульсов автомобиля и водителя остается неизменной. Следовательно, если водитель выйдет из автомобиля, то его импульс будет компенсирован импульсом автомобиля, что приведет к его остановке.
Столкновение двух шаров	При столкновении двух шаров без внешнего воздействия сохраняется сумма их импульсов. Из этой суммы можно вычислить скорость каждого шара после столкновения.

Пример

Объяснение

Движение автомобиля с несрабатывающими тормозами

Если автомобиль движется без внешнего воздействия (например, без срабатывающих тормозов), то закон сохранения импульса утверждает, что сумма импульсов автомобиля и водителя остается неизменной. Следовательно, если водитель выйдет из автомобиля, то его импульс будет компенсирован импульсом автомобиля, что приведет к его остановке.

Столкновение двух шаров

При столкновении двух шаров без внешнего воздействия сохраняется сумма их импульсов. Из этой суммы можно вычислить скорость каждого шара после столкновения.

Закон сохранения импульса в системе отсчета без внешнего воздействия является важным инструментом для анализа и понимания движения тел. Применение этого закона позволяет решить широкий спектр задач, связанных с движением и столкновениями в физике.

Применение закона сохранения импульса в реальных примерах

Закон сохранения импульса играет важную роль в физике и находит применение во многих реальных примерах. Он позволяет определить, каким образом импульс системы тел изменится при взаимодействии.

1. Автомобильная авария:

Представьте ситуацию, когда два автомобиля сталкиваются на дороге. Согласно закону сохранения импульса, сумма импульсов объектов до столкновения должна быть равна сумме импульсов после столкновения (при отсутствии внешних сил). Это означает, что после аварии скорости автомобилей изменятся, чтобы сохранить их общий импульс.

2. Столкновение бильярдных шаров:

В игре в бильярд при столкновении шаров проявляется закон сохранения импульса. При ударе одного шара по другому сумма импульсов шаров до и после столкновения должна быть равной. Именно благодаря сохранению импульса игроки могут предсказать, какой будет траектория движения шаров после удара.

3. Ракетный двигатель:

Ракетный двигатель работает на основе принципа сохранения импульса. Реактивная сила, созданная выбросом газов из сопла, создает обратную силу, которая придает ракете ускорение в противоположную сторону. Импульс выброшенных газов равен импульсу ракеты. Изменяя расход газов, можно управлять движением ракеты.

4. Столкновение космических объектов:

При столкновении космических объектов, таких как спутники или астероиды, применяется закон сохранения импульса для прогнозирования последствий столкновения. Например, для определения траектории движения осколков после взрыва астероида используется закон сохранения импульса.

Закон сохранения импульса имеет широкое применение в различных областях физики и позволяет предсказывать и объяснять различные явления. Он является одной из фундаментальных концепций в науке и используется для решения сложных задач и прогнозирования физических процессов в реальном мире.