Імпульс. Закон збереження імпульсу — урок. Фізика, 7 клас НУШ.

Ми часто зустрічаємо слово "імпульс". Згадаємо: "нервова система подає імпульс", "він отримав імпульс до швидкого закінчення справи". Ми звикли розуміти імпульс як поштовх, або спонукання до чогось.

У фізиці імпульсом або кількістю руху називають фізичну величину, яка характеризує рухоме тіло. Чим більшою є маса тіла і чим швидше це тіло рухається, тим більший імпульс воно має.

Імпульс тіла — це векторна фізична величина, яка дорівнює добутку маси тіла на швидкість його руху.

, де

— імпульс тіла

— маса тіла

— швидкість руху тіла

Зверни увагу!

Напрямок імпульсу завжди збігається з напрямком швидкості руху тіла.

Одиниця імпульсу тіла в СІ — кілограм-метр за секунду:

Будь-яке тіло має імпульс. В ході взаємодії з іншими тілами імпульс зазнає змін, адже змінюється швидкість руху тіла.

Зверни увагу!

Чим сильнішою і тривалішою є взаємодія, тим більше змінюється імпульс тіла.

Декілька тіл, що взаємодіють одне з одним, утворюють систему тіл.

Якщо тіла системи взаємодіють тільки між собою, то таку систему називають замкненою.

Чи можливо на Землі знайти замкнену систему тіл?
На Землі неможливо знайти замкнену систему тіл: на будь-яке тіло діє сила тяжіння, будь-який рух тіл супроводжується тертям. Тому на практиці систему тіл вважають замкненою, якщо зовнішні дії зрівноважені або тіла системи діють одне на одне набагато сильніше, ніж тіла, що діють ззовні.

Яку систему можна вважати замкненою (незамкненою)?

Під час вибуху феєрверка зовнішні сили, що діють на його «осколки» (сила тяжіння та сила опору), у багато разів менші від сил, з якими «осколки» відштовхуються, тому під час вибуху систему тіл «осколки» можна вважати замкненою. А от після вибуху притяганням Землі й опором повітря нехтувати не можна і система тіл «осколки» буде незамкненою.

Якщо людина штовхає ядро, стоячи на легкорухомому візку, то систему тіл «людина на візку — ядро» можна вважати замкненою, адже силу тяжіння зрівноважує сила нормальної реакції опори, а сила тертя кочення є незначною. Якщо ж людина штовхає ядро, стоячи на землі, то система тіл «людина — ядро» є незамкненою, бо сила тертя є порівнянною із силою взаємодії людини і ядра.

Закон збереження імпульсу

Розглянемо взаємодію двох тіл масами

. Унаслідок взаємодії візок більшої маси набуває меншої швидкості і навпаки.

При цьму справджується рівність:

\frac{m_{1}}{m_{2}} = \frac{v_{2}}{v_{1}}

Скориставшись правилом пропорції, отримаємо рівність, в обох частинах якої матимемо добуток значення швидкості руху на його масу, тобто значення імпульсу тіла.

m_{1} v_{1} = m_{2} v_{2} \Rightarrow p_{1} = p_{2}

Зважаючи на те, що імпульс векторна величина, й візки набули протилежних за напрямком імпульсів, маємо:

\overset{⇀}{p_{1}} = - \vec{p_{2}} \Rightarrow \vec{p_{1}} + \vec{p_{2}} = 0

Сумарний імпульс до взаємодії візків теж дорівнював нулю (вони знаходились у спокої), бачимо: не зважаєчи на те, що після взаємодії імпульс кожного візка змінився, сумарний імпульс системи зберігся.

\begin{array}{l} \vec{p_{01}} + \vec{p_{02}} = 0, \vec{p_{1}} + \vec{p_{2}} = 0 \Rightarrow \\ \vec{p_{01}} + \vec{p_{02}} = \vec{p_{1}} + \vec{p_{2} .} \end{array}

Досліди свідчать, що сумарний імпульс системи залишається незмінним, але за тієї умови, що система є замкненою.

Закон збереження імпульсу:

У замкненій системі тіл векторна сума імпульсів тіл до взаємодії дорівнює векторній сумі імпульсів тіл після взаємодії.

$\begin{array}{l} \vec{p_{01}} + \vec{p_{02}} = \vec{p_{1}} + \vec{p_{2}} \\ m_{1} \vec{v_{01}} + m_{2} \vec{v_{02}} = m_{1} \vec{v_{1}} + m_{2} \vec{v_{2}} . \end{array}$

Із виявами закону збереження імпульсу ми постійно маємо справу в природі, техніці, побуті.

Джерела:

1) Фізика : підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. / [В. Г. Бар’яхтар С. О. Довгий, Ф. Я. Божинова, О. О. Кірюхіна] ; за ред. В. Г. Бар’яхтара С. О. Довгого. — Харків : Вид-во «Ранок», 2024.

Попередня тема

Повернутись до теми

Наступна теорія

Відправити відгук

Знайшли помилку?

Розкажіть нам!

1. Імпульс. Закон збереження імпульсу

Теорія: