Материальная точка массой 1 кг равномерно движется по окружности со скоростью 10 м/с. Найти изменение импульса за одну четверть периода; половину периода; период.
Спрятать решение
Решение.
Изобразим вектора скорости через четверть периода, половину периода и период (см. рис. слева).
Изменение импульса в векторном виде:
Изменение импульса через четверть периода равно (см. рис. справа)
Изменение импульса через половину периода равно
Изменение импульса через период равно
Ответ: 14 кг · м/с; 20 кг · м/с; 0.
Источник: Рымкевич А. П. Сборник задач по физике для 9−11 классов, М.: «Просвещение», 1990 (322)
Excelsior
Просветленный
(43602)
7 лет назад
Прежде всего: импульс — это ВЕКТОР. Изменение импульса — это разность конечного и начального импульсов, то есть тоже вектор.
За полный период изменение импульса будет равно нулю, так как начальный и конечный векторы одинаковы. За половину периода изменение импульса будет ПО МОДУЛЮ равно 2 mv и направлено туда же, куда и конечный импульс (потому что конечный и начальный импульсы направлены в противоположные стороны). Изменение импульса за четверть периода посчитать чуть-чуть сложнее, потому что конечный и начальный импульсы направлены под прямым углом друг к другу. Нарисуйте картинку и найдите разность векторов. Она будет гипотенузой в прямоугольном треугольнике, в котором конечный и начальный импульсы являются катетами. Справитесь?
Roman Petrov
Мудрец
(18248)
7 лет назад
Импульс меняет только направление. Момент импульса постоянен, если диссипации нет.
Для любой прямой x, проходящей через центр окружности и пересекающейся с ней, проекция импульса p на прямую x меняется по закону px(t)=mv*cos(2pi*t/T). От -mv до +mv.
Карен Гуюмджян
Просветленный
(40977)
7 лет назад
СОН!
Думаю.., вот-вот и поймаю..,
Думаю.., вот-вот и найду;
Как будто во сне обнимаю
Как будто поняв – упаду.
Но страх меня гонит куда-то,
Взвивая все мысли в крови…
Ищет, но где же лопата,
В руках или всё же в любви?
И внутренний голос собою…
Повторяя говорит – не суди;
Мы едины с твоею судьбою,
На правильном скажу ты пути!
И вдруг вдохновенье лопатой,
Трансформирует пар в облака;
Говорит мне: Карен ты не падай,
Гумно – это тоже рука.
Думаю.., вот-вот и поймаю,
Думаю.., вот-вот и найду;
Я истину во сне обнимаю,
Я истинной ко всем вам приду!
Erleker
Профи
(846)
7 лет назад
За 1/4 периода точка пройдет 1/4 окружности, то есть повернется на 90 градусов.
Изначально (если считать что точка была наверху) вектор импульса был направлен горизонтально, а затем стал вертикальным. Если в координатах (оси вертикальные и горизонтальные):
P1=m *v1 (векторно) =m*(v,0)=(mv,0)
P2=(0,mv)
Разность векторов:
ΔP=P2-P1=(0,mv)-(mv,0)=(-mv,mv)
Модуль вектора разности (видимо его и надо найти) соответственно:
lΔPl=√((ΔP)^2),где
(ΔP)^2=(-mv)^2+(mv)^2=2m^2 * v^2
Получается:
lΔPl=√2mv (а не 2mv)
Подставляем:
√2mv=√20 кг * м/с=4.47м/c (приблизительно)
Ответ: 4.47м/с
Можно и по-другому оформить: перенести два вектора в одну точку (по рисунку) и достроить до параллелограмма (в данном случае получится квадрат) и их вектор разности по правилу будет диагональю и по тереме Пифагора его модуль получится тоже lΔPl=√2mv.
Надеюсь, что объяснил толково:)
поделиться знаниями или
запомнить страничку
- Все категории
-
экономические
43,655 -
гуманитарные
33,653 -
юридические
17,917 -
школьный раздел
611,944 -
разное
16,904
Популярное на сайте:
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
Файрома
+30
Решено
1 год назад
Физика
10 – 11 классы
Тело массой 9,6 кг равномерно движется по окружности со скоростью 9,4 м/с. Вычисли модуль изменения импульса тела за четверть периода. пж даю 30 балов
Смотреть ответ
1
Ответ
0
(0 оценок)
0
zinovicgrigorij
1 год назад
Светило науки – 6296 ответов – 0 раз оказано помощи
Ответ: 22,56кг*м/с
Объяснение:
формула нахождения импульса p=mV
p=9,6•9,4=90,24кг*м/с
p=90,24кг*м/с
в задаче указано за четверть периода это 25%.
90,24 делем на 4 находим сколько 25% получаем
90,24/4=22,56кг*м/с
и получаем импульс тела за четверть периода.
(0 оценок)
https://vashotvet.com/task/12969501
Материальная точка массой 1 кг равномерно движется по окружности со скоростью 10 м/с. Найти изменение импульса за одну четверть периода; половину периода; период
Ваш ответ
решение вопроса
Похожие вопросы
- Все категории
- экономические 43,277
- гуманитарные 33,618
- юридические 17,900
- школьный раздел 606,857
- разное 16,824
Популярное на сайте:
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
Импульс тела, закон сохранения импульса
теория по физике 🧲 законы сохранения
Импульс тела — векторная физическая величина, обозначаемая как p и равная произведению массы тела на его скорость:
Единица измерения импульса — килограмм на метр в секунду (кг∙м/с).
Направление импульса всегда совпадает с направлением скорости ( p ↑↓ v ), так как масса — всегда положительная величина (m > 0).
Пример №1. Определить импульс пули массой 10 г, вылетевшей со скоростью 300 м/с. Сопротивлением воздуха пренебречь.
Импульс пули есть произведение массы на ускорение. Прежде чем выполнить вычисления, нужно перевести единицы измерения в СИ:
p = mv = 0,01∙300 = 3 (кг∙м/с)
Относительный импульс
Относительный импульс — векторная физическая величина, равная произведению массы тела на относительную скорость:
p 1отн2— импульс первого тела относительно второго, m1 — масса первого тела, v 1отн2 — скорость первого тела относительно второго, v 1и v 2 — скорости первого и второго тела соответственно в одной и той же системе отсчета.
Пример №2. Два автомобиля одинаковой массы (15 т) едут друг за другом по одной прямой. Первый — со скоростью 20 м/с, второй — со скоростью 15 м/с относительно Земли. Вычислите импульс первого автомобиля в системе отсчета, связанной со вторым автомобилем.
Сначала переведем единицы измерения в СИ:
Изменение импульса тела
∆ p — изменение импульса тела, p — конечный импульс тела, p 0 — начальный импульс тела
Частные случаи определения изменения импульса тела
Абсолютно неупругий удар
Конечный импульс тела:
Модуль изменения импульса тела равен модулю его начального импульса:
Абсолютно упругий удар
Модули конечной и начальной скоростей равны:
Модули конечного и начального импульсов равны:
Модуль изменения импульса тела равен удвоенному модулю начального (конечного) импульса:
Пуля пробила стенку
Модуль изменения импульса тела равен разности модулей начального и конечного импульсов:
Радиус-вектор тела повернул на 180 градусов
Модуль изменения импульса тела равен удвоенному модулю начального (конечного) импульса:
Абсолютно упругое отражение от горизонтальной поверхности под углом α к нормали
Модули конечной и начальной скоростей равны:
Модули конечного и начального импульсов равны:
Угол падения равен углу отражения:
Модуль изменения импульса в этом случае определяется формулой:
Пример №3. Шайба абсолютно упруго ударилась о неподвижную стену. При этом направление движения шайбы изменилось на 90 градусов. Импульс шайбы перед ударом равен 1 кг∙м/с. Чему равен модуль изменения импульса шайбы в результате удара? Ответ округлите до десятых.
В данном случае 90 градусов и есть 2α (угол между векторами начального и конечного импульсов), в то время как α — это угол между вектором импульса и нормалью. Учтем, что при абсолютно упругом отражении модули конечного и начального импульсов равны.
Вычисляем:
Второй закон Ньютона в импульсном виде
Второй закон Ньютона говорит о том, что ускорение тела прямо пропорционально силе, действующей на него. Записывается он так:
Но ускорение определяется отношением разности конечной и начальной скоростей ко времени, в течение которого менялась скорость:
Подставим это выражение во второй закон Ньютона и получим:
F ∆t — импульс силы, ∆ p — изменение импульса тела
Пример №4. Тело движется по прямой в одном направлении. Под действием постоянной силы за 3 с импульс тела изменился на 6 кг∙м/с. Каков модуль силы?
Из формулы импульса силы выразим модуль силы:
Реактивное движение
Реактивное движение — это движение, которое происходит за счет отделения от тела с некоторой скоростью какой-либо его части. В отличие от других видов движения реактивное движение позволяет телу двигаться и тормозить в безвоздушном пространстве, достигать первой космической скорости.
Ракета представляет собой систему двух тел: оболочки массой M и топлива массой m. v — скорость выброса раскаленных газов. ∆m/∆t — расход реактивного топлива, V — скорость ракеты.
Второй закон Ньютона в импульсном виде:
Второй закон Ньютона для ракеты:
Пример №5. Космический корабль массой 3000 кг начал разгон в межпланетном пространстве, включив реактивный двигатель. Из сопла двигателя каждую секунду выбрасывается 3 кг горючего газа со скоростью 600 м/с. Какой будет скорость корабля через 20 секунд после разгона? Изменением массы корабля во время разгона пренебречь. Принять, что поле тяготения, в котором движется корабль, пренебрежимо мало.
Корабль начинает движение из состояния покоя. Поэтому скорость будет равна:
Выразим ускорение из второго закона Ньютона для ракеты:
Изменение импульса определяется произведением суммарной массы выброшенного горючего на скорость его выброса. Так как мы знаем, сколько выбрасывалось горючего каждую секунду, формула примет вид:
Отсюда ускорение равно:
Выразим формулу для скорости и сделаем вычисления:
Суммарный импульс системы тел
Суммарный импульс системы тел называется полным импульсом системы. Он равен векторной сумме импульсов всех тел, которые входят в эту систему:
Пример №6. Найти импульс системы, состоящей из двух тел. Векторы импульсов этих тел указаны на рисунке.
Между векторами прямой угол (его косинус равен нулю). Модуль первого вектора равен 4 кг∙м/с (т.к. занимает 2 клетки), а второго — 6 кг∙м/с (т.к. занимает 3 клетки). Отсюда:
Закон сохранения импульса
Левая часть выражения показывает векторную сумму импульсов системы, состоящей из двух тел, до их взаимодействия. Правая часть выражения показывает векторную сумму этой системы после взаимодействия тел, которые в нее входят.
Закон сохранения импульса в проекции на горизонтальную ось
Если до и после столкновения скорости тел направлены вдоль горизонтальной оси, то закон сохранения импульса следует записывать в проекциях на ось ОХ. Нельзя забывать, что знак проекции вектора:
- положителен, если его направление совпадает с направлением оси ОХ;
- отрицателен, если он направлен противоположно направлению оси ОХ.
При неупругом столкновении двух тел, движущихся навстречу друг другу, скорость совместного движения будет направлена в ту сторону, куда до столкновения двигалось тело с большим импульсом.
Частные случаи закона сохранения импульса (в проекциях на горизонтальную ось)
Неупругое столкновение с неподвижным телом | m1v1 = (m1 + m2)v |
Неупругое столкновение движущихся тел | ± m1v1 ± m2v2 = ±(m1 + m2)v |
В начальный момент система тел неподвижна | 0 = m1v’1 – m2v’2 |
До взаимодействия тела двигались с одинаковой скоростью | (m1 + m2)v = ± m1v’1 ± m2v’2 |
Сохранение проекции импульса
В незамкнутых системах закон сохранения импульса выполняется частично. Например, если из пушки под некоторым углом α к горизонту вылетает снаряд, то влияние силы реакции опоры не позволит орудию «уйти под землю». В момент отдачи оно будет откатываться от поверхности земли.
Пример №7. На полу лежит шар массой 2 кг. С ним сталкивается шарик массой 1 кг со скоростью 2 м/с. Определить скорость первого шара при условии, что столкновение было неупругим.
Если столкновение было неупругим, скорости первого и второго тел после столкновения будут одинаковыми, так как они продолжат двигаться совместно. Используем для вычислений следующую формулу:
Отсюда скорость равна:
Импульс частицы до столкновения равен − p 1, а после столкновения равен − p 2, причём p1 = p, p2 = 2p, − p 1⊥ − p 2. Изменение импульса частицы при столкновении Δ − p равняется по модулю:
Алгоритм решения
Решение
Запишем исходные данные:
Так как угол α = 90 о , вектор изменения импульса представляет собой гипотенузу треугольника, катами которого являются вектора начального и конечного импульсов. Поэтому изменение импульса можно вычислить по теореме Пифагора:
Δ p = √ p 2 1 + p 2 2
Подставим известные данные:
Δ p = √ p 2 + ( 2 p ) 2 = √ 5 p 2 = p √ 5
pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить
На рисунке приведён график зависимости проекции импульса на ось Ox тела, движущегося по прямой, от времени. Как двигалось тело в интервалах времени 0–1 и 1–2?
а) в интервале 0–1 не двигалось, а в интервале 1–2 двигалось равномерно
б) в интервале 0–1 двигалось равномерно, а в интервале 1–2 двигалось равноускорено
в) в интервалах 0–1 и 1–2 двигалось равномерно
г) в интервалах 0–1 и 1–2 двигалось равноускорено
Четверть числовой окружности
Если посмотреть на числовую окружность , то можно заметить, что оси абсцисс и ординат разбивают ее на четыре части. Эти части называют четвертями и нумеруют в том порядке как их проходят, двигаясь в положительном направлении (против часовой стрелки).
(() (frac<3π><2>) (;2π)) – четвертая четверть
Почему так важно определять какой четверти принадлежит угол?
Дело в том, что каждая четверть уникальна в плане знаков тригонометрических функций .
Например, для любого угла из второй четверти – синус положителен, а косинус , тангенс и котангенс отрицательны. А для любого угла из первой четверти – все четыре функции будут положительны.
Теперь давайте рассмотрим пример задачи, которую не решить без использования знаний про четверти.
Пример (ЕГЭ):
Нам известен косинус, а найти нужно синус того же угла. Какая тригонометрическая формула связывает синус и косинус того же угла?
Основное тригонометрическое тождество. Запишем его.
Подставим известное, и проведем вычисления.
Про непостоянство четвертей:
Важно понимать, что, например, первой четверти принадлежат не только углы от (0) до (frac<π><2>) , но и углы от (2π) до (frac<5π><2>) , и от (4π) до (frac<9π><2>) , и от (6π) до (frac<13π><2>) и так далее. Ведь как только мы заканчиваем полный оборот – кончается четвертая четверть и опять начинается первая.
Кроме того, нужно помнить, что углы могут откладываться в отрицательную сторону (по часовой стрелке), и тогда мы попадем в первую четверть только в конце круга. Ведь сначала мы пройдем четвертую четверть, потом в третью и т.д.