Закон сохранения импульса

Основополагающий вопрос:
Как экспериментально можно проверить закон сохранения импульса?

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

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

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

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.

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.

Демонстрационный эксперимент
Упругий удар

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.

Демонстрационный эксперимент
Неупругий удар

Практическая проверка закона сохранения импульса

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

Виртуальная проверка закона сохранения импульса

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.

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.

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.