Збереження імпульсу ізольованої системи - Максикури
► Більярдні кулі
У більярді, коли м’яч потрапляє в інший, він приводить останнього в рух. Якщо дві кульки знаходяться в одній лінії при зіткненні (фронтальний удар), можливо, що падаюча куля зупиняється. Потім ударений м’яч набув швидкості падаючого м’яча. Цей сценарій вимагає, щоб два кульки мали однакова маса.
► Спрей-балончик
Аерозольний балон прикріплений до поплавця, який розміщується на поверхні водойми. Ми працюємо з балончиком. Потім виявляється незначне зміщення вузла бомба + поплавок, у напрямку, протилежному до напрямку газів, що викидаються бомбою.
Під впливом сил тиску всередині бомби газ, який вона містить, витісняється з неї. За принципом взаємних дій, бомба діє під дією цього викидного газу, який породжує спостережуваний рух.
► Самонесучі мобільні телефони
Самонесучий мобіль оснащений вентилятором, що дозволяє йому створювати невелику повітряну подушку під ним, щоб не піддаватися тертю контакт зі службою підтримки (таблиця).
Дві самонесучі мобільні машини без початкової швидкості з'єднані дротом. До кожного прикріплений магніт, як показано на схемі. Коли дріт перерізана, два магніти відштовхують один одного, і потім мобільні телефони віддаляються один від одного.
Для візуалізації траєкторій мобільні пристрої оснащені пристроєм, який проектує краплю чорнила на опору, на інтервали часу постійний. Відстань між точками є постійним (постійні швидкості) і однакове для обох мобільних телефонів, якщо вони однакової маси м. Таким чином, вектори швидкості і є колінеарний, з однакове значення, але з протилежних напрямків: або .
Експеримент повторюють із мобільним 2, вдвічі важчим за мобільний 1:. Потім він рухається наполовину швидше: його точки вдвічі ближчі. Тоді ми маємо рівняння або, або вводячи кількість руху: .
Нагадування
Для ізольована система, до неї не застосовується жодна зовнішня для системи сила. Суворо ізольовану систему на практиці дуже важко отримати. Для псевдоізольована система, сума зовнішніх сил, що діють на нього, точно компенсує. Три експерименти стосуються псевдоізольованих систем.
Демонстрація
Коли система є ізольовані або псевдоізольовані, за визначенням. Згідно з Другий закон Ньютона, тож у цьому випадку це означає сказати це. Іншими словами, коливання імпульсу як функції часу дорівнює нулю, а отже є константою як функцією часу, це збережена кількість.Це міркування справедливе лише в галілейських системах відліку, тому що це умова мати можливість застосовувати другий закон Ньютона. Це обмеження виконується для 3 проведених експериментів (наземна система відліку, короткий час вважається Галілеєвою).
→ У експерименті з більярдною кулею принцип збереження імпульсу застосовується до система, утворена двома кулями разом. Імпульс однієї частини системи (біла куля) передається іншій частині (червона куля), теоретично без втрат: у будь-який час.
→ Збереження імпульсу відноситься до збереження векторної величини. Для досвіду госпрозрахункових мобільних пристроїв система, сформована двома мобільними, спочатку має нульовий імпульс. Після обриву дроту імпульс двох рухомих частин точно компенсує одна одну. Автор векторне підсумовування, тому загальний імпульс системи залишається нульовим .
→ Для аерозолю можна експериментувати, система повний утворюється бомбою, поплавком та газами бомби (викидається чи ні). Спочатку система нерухома: загальний імпульс нуль. Коли бомба спрацює, імпульс виділених газів компенсується імпульсом решти системи, так що: .
Гази викидаються з хорошою швидкістю, але оскільки їх маса низька в порівнянні з масою бомби та поплавця, швидкість, набута останнім, значно нижча:
написано
.
Для пересування у водному середовищі плавець виконує рухи, щоб відштовхнути воду назад. Цією дією, вода чинить на плавця силу реакції, яка рухає його вперед. Система вода + плавець є прикладом збереження імпульсу та його застосування: реактивний рух.
Іншим важливим прикладом реактивного руху є ракета. Дійсно, ракета викидає через форсунки (трубопроводи, що використовуються для перетворення енергії згоряння газів у кінетичну енергію) своїх двигунів дуже швидкісний газ. Таким чином, вона застосовує силу до цих газів, щоб відштовхнути їх від себе. Потім останні здійснюють a сила реакції того самого значення, але в зворотному напрямку. Ця сила названа штовхати.
Значення тяги в Ньютоні задається співвідношенням:
або d - швидкість потоку матеріалу, що викидається, в кг/с, і v швидкість останнього, в м/с.
Перевага режиму руху ракети полягає в тому, що він не вимагає апаратної підтримки у своєму середовищі. Таким чином, на відміну від літака, ракети та інші космічні апарати (човники, космічні станції) можуть рухатися та орієнтуватись у вакуумі поза атмосферою Землі.
Примітка: для ракетного двигуна гази набувають високих швидкостей за хімічна реакція дуже екзотермічний. Але у виразі "реактивний рух", слово реакція повинні бути пов'язані з сила реакції (принцип взаємних дій). Іншими словами, реактивний рух також стосується, звичайно, руху без хімічної реакції, як при експерименті з аерозольною бомбою.
У галілеевій системі відліку імпульс ізольованої (без дії сили) або псевдоізольованої системи (сили компенсують одна одну) є збереженою величиною (сталою як функція часу):
Додаток - це реактивний рух. Це може бути описано, наприклад, поділом на дві частини псевдоізольованої механічної системи, спочатку у стані спокою в галілейській системі відліку. Присутні обидві сторони колінеарні величини руху, однакової величини, але в протилежних напрямках. Таким чином, їх векторове підсумовування нічого в будь-який момент.
Приклад проблем реактивного руху ракетні двигуни.
Ви вже оцінили цей курс.
Відкрийте для себе інші курси, які пропонує Maxicours !
Як ви знайшли цей курс ?
Оцініть цей курс !
Нам шкода, що цей курс вам не корисний
Не соромтеся писати нам, щоб поділитися вашими пропозиціями щодо вдосконалення.