Импульс тела и закон его сохранения

Слайд 1. Импульс тела и закон его сохранения

Основы динамики и взаимодействия тел для 9 класса

Слайд 2. Что такое импульс?

Импульс (количество движения) — это векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения.

Обозначается латинской буквой $\vec{p}$.

Формула для расчета: $\vec{p}=m\cdot \vec{v}$.

Единица измерения в СИ: кг$\cdot$м/с.

Направление вектора импульса всегда совпадает с направлением вектора скорости тела.

Слайд 3. Импульс силы

Второй закон Ньютона можно записать через изменение импульса: $\vec{F}\cdot \Delta t=\Delta \vec{p}$.

Произведение силы на время её действия называют импульсом силы.

Чем дольше действует сила, тем значительнее изменится скорость тела.

Это объясняет, почему для остановки тяжелого грузовика требуется больше времени, чем для легкового авто.

Слайд 4. Сила и время взаимодействия

Главный практический вывод: чтобы уменьшить силу удара, нужно увеличить время взаимодействия. Именно на этом принципе основаны все системы пассивной безопасности в транспорте и спорте.

Слайд 5. Закон сохранения импульса (ЗСИ)

В замкнутой системе тел векторная сумма импульсов всех тел остается постоянной при любых взаимодействиях внутри этой системы.

Замкнутая система — это группа тел, которые взаимодействуют только друг с другом и не испытывают влияния внешних сил.

Математическая запись: ${\vec{p}}_1+{\vec{p}}_2={\vec{p}}_1^{\prime }+{\vec{p}}_2^{\prime }$.

Слайд 6. Виды столкновений

Тела после столкновения разлетаются. Сохраняется и суммарный импульс, и суммарная кинетическая энергия. Пример: столкновение стальных шариков или атомов газа.

Тела после столкновения соединяются и движутся вместе с общей скоростью. Импульс сохраняется, но часть энергии переходит во внутреннюю (тепло). Пример: кусок пластилина падает на пол.

Слайд 7. Реактивное движение

Движение, возникающее при отделении от тела некоторой его части с определённой скоростью.

Кальмары, осьминоги и медузы используют реактивную струю воды для быстрого перемещения.

Ракета выбрасывает продукты сгорания топлива вниз, получая импульс, направленный вверх.

Слайд 8. Пример сохранения импульса

На диаграмме показаны условные значения импульса (в кг$\cdot$м/с) двух шаров. Заметим, что сумма до взаимодействия ($15+5=20$) равна сумме после взаимодействия ($8+12=20$).

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

Может ли маленькая пуля иметь такой же импульс, как медленно едущий грузовик?

Почему при выстреле из ружья человек чувствует отдачу в плечо?

В каком случае импульс системы тел НЕ будет сохраняться?

Действует ли закон сохранения импульса, если тела сталкиваются под углом друг к другу?

Слайд 10. Подведем итоги

Импульс тела — это произведение массы на скорость: $\vec{p}=m\vec{v}$.

Изменение импульса тела вызывается действием силы в течение времени: $\Delta \vec{p}=\vec{F}\Delta t$.

Закон сохранения импульса — фундаментальный закон природы, действующий в замкнутых системах.

Реактивное движение — важнейшее практическое применение закона сохранения импульса.

ЗСИ позволяет рассчитывать скорости тел после столкновений и взрывов.