Условия применения закона сохранения импульса

Как мы уже говорили, в точности замкнутых систем тел не существует. Поэтому возникает вопрос: в каких случаях можно применять закон сохранения импульса к незамкнутым системам тел? Рассмотрим эти случаи.

1. Внешние силы уравновешивают друг друга или ими можно пренебречь

С этим случаем мы уже познакомились в предыдущем параграфе на примере двух взаимодействующих тележек.

Импульс. Закон сохранения импульса

1. Импульс

В некоторых случаях удается исследовать взаимодействие тел, не используя выражения для сил, действующих между телами. Это возможно благодаря тому, что существуют физические величины, которые остаются неизменными (сохраняются) при взаимодействии тел. В этой главе мы рассмотрим две такие величины – импульс и механическую энергию.
Начнем с импульса.

Движение системы тел. Учет трения между телами системы

1. Тела в начальном состоянии движутся друг относительно друга

Пусть на гладком столе лежит доска длиной L и массой mд. На краю доски находится небольшой брусок массой mб (рис. 24.1). Коэффициент трения между бруском и доской μ. В начальный момент доска покоится, а бруску толчком сообщают начальную скорость 0, направленную вдоль доски.


Как будут двигаться тела?

Движение системы тел. Учет трения со стороны внешних тел

1. Движение тел в одном направлении

Движение поезда

Пусть поезд едет с постоянной скоростью по горизонтальной дороге. При этом вертикальные силы, действующие на любой из вагонов и на локомотив (сила тяжести и сила нормальной реакции), уравновешивают друг друга. (Тепловоз или электровоз, который тянет поезд.)

Рассмотрим горизонтально направленные силы. Начнем с последнего вагона (рис. 23.1).

Движение системы связанных тел без учета трения

1. Движение тел в одном направлении

Пусть по гладкому столу под действием горизонтальной силы движутся бруски массой m1 и m2 связанные легкой нерастяжимой нитью (рис. 22.1).


? 1. Используя рисунок 22.1, объясните смысл следующих уравнений:

Движение по окружности под действием нескольких сил

1. Поворот транспорта

Движение по горизонтальной дороге

Напомним, что ускорение тела, движущегося со скоростью v по окружности радиусом r, направлено к центру окружности (центростремительное ускорение). Модуль ускорения

a = v2/r.

Согласно второму закону Ньютона

= m,

Движение по горизонтали и вертикали

1. Движение по горизонтали

Сила направлена горизонтально

Пусть к бруску массой m, находящемуся на столе, приложена горизонтально направленная сила , а начальная скорость бруска 0 направлена в ту же сторону, что и сила (рис. 20.1). Коэффициент трения между бруском и поверхностью обозначим μ.

Тело на наклонной плоскости

1. Тело на гладкой наклонной плоскости

Напомним: когда говорят о гладкой поверхности, подразумевают, что трением между телом и этой поверхностью можно пренебречь.

На тело массой m, находящееся на гладкой наклонной плоскости, действуют сила тяжести m и сила нормальной реакции (рис. 19.1).

Плотность планеты. Суточное вращение планеты

1. Плотность планеты

Рассмотрим, как выразить ускорение свободного падения на поверхности планеты и первую космическую скорость для этой планеты через ее радиус R и среднюю плотность ρ. (Средняя плотность планеты равна отношению массы планеты к ее объему.)

? 1. Выразите массу планеты M через ее радиус R и среднюю плотность ρ.

? 2. Чему равно ускорение свободного падения g на поверхности планеты радиусом R, имеющей среднюю плотность ρ?

Силы трения

1. Сила трения скольжения

Поставим опыт

Pages