Проект по теме закон сохранения импульса. Импульс тела

Слайд 12

Проявление закона сохранения импульса

При стрельбе из орудия возникает отдача – снаряд движется вперед, а орудие – откатывается назад. Снаряд и орудие – два взаимодействующих тела.

Слайд 13

ЗАКРЕПЛЕНИЕ

Человек сидит в лодке, покоящейся на поверхности озера. В какой-то момент он встаёт и идёт с кормы на нос. Что произойдёт при этом с лодкой? Объясните явление на основе закона сохранения импульса.

1 слайд

Закон сохранения импульса Проект подготовила ученица 10 класса Елагина М.В. Педагог: Васильева М.В. МОУ КСОШ №13 2012 год

2 слайд

Основополагающий вопрос: Как экспериментально можно проверить закон сохранения импульса?

3 слайд

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

4 слайд

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

5 слайд

Рене Декарт (1596-1650), французский философ, математик, физик и физиолог. Высказал закон сохранения количества движения, определил понятие импульса силы.

6 слайд

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.

7 слайд

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.

8 слайд

9 слайд

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.

10 слайд

11 слайд

12 слайд

Вычисления: А В С В результате поставленного эксперимента мы получили: mпистолета = 0,154 кг mснаряда = 0,04 кг АС = Lпистолета = 0,1 м Lснаряда = 1,2 м С помощью метромера мы определили время движения снаряда и пистолета, оно составило: t пистолета = 0,6 с tснаряда = 1,4 с Теперь определим скорость снаряда и пистолета во время выстрела по формуле: V= L/t Получили, что Vпистолета = 0,1:0,6 = 0,16 м/с Vснаряда = 1,2:1,4 = 0,86 м/с И наконец мы можем вычислить импульс двух этих тел по формуле: P=mV Получили: Рпистолета = 0,154 * 0,16 = 0,025 кг*м/с Рснаряда = 0,04 *0,86 = 0,034 кг*м/с mп*Vп = mс*Vс 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

13 слайд

14 слайд

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.

15 слайд

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 (1857 - 1935). 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.

16 слайд

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.

17 слайд

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.

Нецентральное соударение двух шаров разных масс, один из которых до соударения находился в состоянии покоя: Рассмотрим примеры 1 – импульсы до соударения; 2 – импульсы после соударения; 3 – диаграмма импульсов. Обратим внимание: проекции импульсов обоих шаров после соударения на ось OY должны быть одинаковы по модулю и иметь разные знаки, чтобы их сумма равнялась нулю.

Рассмотрим примеры При стрельбе из орудия возникает отдача – снаряд движется вперед, а орудие – откатывается назад. Снаряд и орудие – два взаимодействующих тела. Скорость, которую приобретает орудие при отдаче, зависит только от скорости снаряда и отношения масс.

Рассмотрим примеры На принципе отдачи основано реактивное движение. В ракете при сгорании топлива газы, нагретые до высокой температуры, выбрасываются из сопла с большой скоростью относительно ракеты.

Продолжим повторение теории! Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела 2 2 mv E k Теорема о кинетической энергии тела: работа приложенной к телу равнодействующей силы равна изменению его кинетической энергии A = E k 2 – Е k 1 Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести равна работе, которую совершает сила тяжести при опускании тела на нулевой уровень E p = mg h Потенциальная энергия упруго деформированного тела равна работе силы упругости при переходе из данного состояния в состояние с нулевой деформацией 2 2kx E p

Продолжим повторение теории! Закон сохранения энергии в механических процессах: Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается неизменной А – кинетическая энергия шара; В – потенциальная энергия шара; С – полная механическая энергия шара.

Образовательный портал «Мой университет» — www. moi-universitet. ru Факультет «Реформа образования» — www. edu — reforma. ru Неупругие и упругие соударения Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело. Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел. Во многих случаях столкновения атомов, молекул и элементарных частиц подчиняются законам абсолютно упругого удара.

Рассмотрим пример На основе законов механики математически точно описывается «поведение» бильярдных шаров, столкновения которых друг с другом и со стенками бильярдного стола можно считать абсолютно упругими. При этом соударения могут быть центральными и нецентральными Центральное соударение Нецентральное соударение

Переходим к практике Задача. Под каким углом могут разлететься два тела одинаковой массы после упругого нецентрального столкновения? Построим диаграмму импульсов Применим закон сохранения импульса в векторном виде с учётом равенства масс: По закону сохранения энергии при равных массах: Первое из этих равенств означает, что векторы скоростей образуют треугольник, а второе – что для этого треугольника справедлива теорема Пифагора, то есть он прямоугольный. Искомый угол – это угол между катетами, т. е. он равен 90°.

Д/з: Образовательный портал «Мой университет» — www. moi-universitet. ru

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Импульс. Закон сохранения импульса. Презентация выполнена Учителем физики ГБОУ СОШ № 507 Павлюк А.И Санкт-Петербург 2011г

О неизменности в мире … «Я принимаю, что во Вселенной … есть известное количество движения, которое никогда не увеличивается, не уменьшается, таким образом, если одно тело приводит в движение другое, то теряет столько своего движения, сколько его сообщает». В XVII веке впервые были указаны величины, сохраняющиеся в тех или иных явлениях.

Импульс. Закон сохранения импульса. Импульс тела. Импульс силы. Закон сохранения импульса. Применение закона сохранения импульса – реактивное движение.

Объясните явления…

Второй закон Ньютона F=ma a = v- v 0 / t Ft = mv - mv 0 p = m v - импульс тела p = кг м/с СИ Ft - импульс силы. mv - mv 0 – изменение им пульса тела

Второй закон Ньютона в импульсной форме: Импульс силы равен изменению импульса тела. Импульс - векторная величина. Он всегда совпадает по направлению с вектором скорости.

Если два или несколько тел взаимодействуют только между собой (не подвергаются воздействию внешних сил), то эти тела образуют замкнутую систему. Импульс каждого из тел, входящих в замкнутую систему может меняться в результате их взаимодействия друг с другом. Для описания существует очень важный закон – закон сохранения импульса.

Закон сохранения им пульса: Векторная сумма импульсов замкнутой системы тел не изменяется.

Абсолютно упругий удар - модель соударения, при которой полная кинетическая энергия системы сохраняется 1.одинаковые тела обмениваются проекциями скорости на линию, соединяющую их центры. 2. скорости тел различной массы зависят от соотношения масс тел.

Для математического описания простейших абсолютно упругих ударов, используется: закон сохранения импульса закон сохранения энергии абсолютно упругий удар тел не равных масс Импульсы складываются векторно, а энергии скалярно! абсолютно упругий удар тел равных масс

Центральный абсолютно упругий удар Когда оба шара имеют одинаковые массы (m 1 = m 2), первый шар после соударения останавливается (v 1 = 0), а второй движется со скоростью v 2 = v 1 , т. е. шары обмениваются скоростями (импульсами) Центральным ударом шаров называют соударение, при котором скорости шаров до и после удара направлены по линии центров.

После нецентрального упругого соударения шары разлетаются под некоторым углом друг к другу Если массы шаров одинаковы, то векторы скоростей шаров после нецентрального упругого соударения всегда направлены перпендикулярно друг к другу

Абсолютно неупругий удар - удар, в результате которого компоненты скоростей тел становятся равными При абсолютно неупругом ударе, выполняется закон сохранения импульса, но не выполняется закон сохранения механической энергии (часть кинетической энергии соудареямых тел, в результате неупругих деформаций переходит в тепловую)

Реактивное движение Реактивное движение - это движение, которое возникает при отделении от тела некоторой его части с определенной скоростью. Особенностью этого движения является то, что тело может ускоряться и тормозить без какой-либо внешней взаимодействия с другими телами.

Реактивное движение, например, выполняет ракета. Продукты сгорания при вылете получают относительно ракеты некоторую скорость. Согласно закону сохранения импульса, сама ракета получает такой же импульс, как и газ, но направленый в другую сторону. Закон сохранения импульса нужен для расчета скорости ракеты.

ЗАДАЧА: До запуска ракеты M р υ р =0 , m г υ г =0 После запуска С какой скоростью будет двигаться ракета, если средняя скорость выхлопных газов 1 км/с, а масса горючего составляет 80% от всей массы ракеты? м р υ р m г υ г

Реактивное движение в живой природе: Реактивное движение присуще медузам, кальмарам, осьминогам и другим живым организмам.

Реактивное движение можно обнаружить и в мире растений. В ю жных странах и на нашем побережье Черного моря произрастает растение под названием «бешеный огурец» . При созревании семян внутри плода создается высокое давление в результате чего плод отделяется от подложки, а семена с большой силой выбрасываются наружу. Сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении. Стреляет «бешеный огурец» более чем на 12 метров.

В технике реактивно движение встречается на речном транспорте (катер с водометным двигателем), в авиации, космонавтике, военном деле.

Легкий шар движущийся со скоростью 10 м/с, налетает на покоящийся тяжелый шар и между шарами происходит абсолютно упругий удар. После удара шары разлетаются в противоположные стороны с одинаковыми скоростями. Во сколько раз различаются массы шаров Решение:

Брусок массой 600 г, движущийся со скоростью 2 м/с, сталкивается с неподвижным бруском массой 200 г. Определите изменение кинетической энергии первого бруска после столкновения. Удар считать центральным и абсолютно упругим. Решение:

Два шарика массы которых соответственно 200 г и 600 г, висят, соприкасаясь, на одинаковых вертикальных нитях длиной 80 см. Первый шар отклонили на угол 90° и отпустили. Каким будет отношение кинетических энергий тяжелого и легкого шариков тотчас после их абсолютно упругого центрального удара. Решение:

Шарик массой 100 г, летящий горизонтально со скоростью 5 м/с, абсолютно упруго ударяется о неподвижный шар массой 400 г, висящий на нити длиной 40 см. Удар центральный. На какой угол отклонится шар, подвешенный на нити после удара Решение.