8.1 . Тело массой 2 кг свободно падает без начальной скорости с высоты 5 м на горизонтальную поверхность и отскакивает от нее со скоростью 5 м/с . Найдите абсолютную величину изменения импульса тела при ударе.

Подсказка

Импульс − векторная величина, в первую очередь, изменение импульса − разность векторных величин. Обязательна проекция на выбранную ось координат. Определите скорость в момент падения тела с высоты 5 м , воспользовавшись кинематическими уравнениями.

Если неупругое, то общее количество импульса системы перед столкновением может быть определено с использованием теоремы Пифагора. Поскольку два сталкивающихся объекта движутся вместе в одном и том же направлении после столкновения, полный импульс представляет собой просто полную массу объектов, умноженную на их скорость. Проблемой плюс проблема является тип проблемы, в которой анализ и решение включают комбинацию принципов сохранения импульса и других принципов механики. Такая проблема обычно включает два анализа, которые необходимо проводить отдельно.

Ответ

30 кг.м/с

8.2 . Мячик массой 200 г летел со скоростью 20 м/с . После удара о стенку он отскочил под прямым углом к прежнему направлению со скоростью 15 м/с

Подсказка

Выполните рисунок к задаче. Найдите разницу векторов конечного и начального импульсов. Воспользуйтесь, например, теоремой Пифагора.

Ответ

Одним из анализов является анализ столкновения для определения скорости одного из сталкивающихся объектов до или после столкновения. Эти две модели позволяют учащемуся предсказать, как далеко продвинется объект или насколько он будет катиться после столкновения с другим объектом.

Привычки эффективного решения проблем

При решении импульса и задач важно найти время для определения известных и неизвестных величин. Эффективный решатель проблемы по привычке подходит к проблеме физики таким образом, который отражает коллекцию дисциплинированных привычек. Хотя не каждый эффективный решатель проблемы использует тот же подход, у всех есть привычки, которыми они разделяют. Эти привычки кратко описаны здесь.

8.3 . Шарики массами 1 кг и 2 кг движутся параллельно друг другу в одном направлении со скоростями 4 м/с и 6 м/с соответственно. Чему равен суммарный импульс этих двух шариков?

Подсказка

Выполните рисунок к задаче. Найдите сумму векторов конечного и начального импульсов шариков. Шарики движутся в одном направлении и их проекции будут одного знака.

Какое из следующих утверждений верно в отношении импульса? Импульс является сохраненным количеством; импульс объекта никогда не изменяется. Импульс объекта изменяется напрямую со скоростью объекта. Два объекта разной массы движутся с одинаковой скоростью; более массивный объект будет иметь наибольший импульс. Менее массивный объект никогда не может иметь больше импульса, чем более массивный объект. Два одинаковых объекта движутся в противоположных направлениях с одинаковой скоростью. Передний движущийся объект будет иметь наибольший импульс. Объект с изменяющейся скоростью будет иметь изменяющийся импульс.

  • Импульс является векторной величиной.
  • Стандартной единицей по импульсу является Джоуль.
  • Объект с массой будет иметь импульс.
  • Движущийся с постоянной скоростью объект имеет импульс.
  • Объект может перемещаться на восток и замедляться; его импульс на запад.
Скользящее трение и импульс импульса Теперь, когда мы многому научились с трением скольжения, мы будем смотреть на импульс.

Ответ

16 кг.м/с

8.4 2 кг движутся навстречу друг другу. Скорость одного шарика 3 м/с , другого 7 м/с . Найдите величину суммарного импульса двух шариков.

Подсказка

Выполните рисунок к задаче. Найдите разность векторов конечного и начального импульсов шариков. Шарики движутся в противоположных направлениях вдоль оси и их проекции будут разного знака.

Это важный аспект физики, потому что импульс является ключом к успеху в хоккее. Позже мы рассмотрим стрельбу шайбы, так как это приложение импульса. Простое определение импульса аналогично тому, что утверждает Ньютон: импульс - это «количество движения».

Поскольку скорость представляет собой вектор, импульс является вектором. Игра в хоккей состоит из многих проверок и боев. В тесте, игрок с большим импульсом победит противника. Кроме того, тяжелый игрок, который двигается медленно, может иметь меньший импульс по сравнению с более легким игроком, который катается быстрее. Для изменения значения или направления движения требуется сила. Ньютон утверждает, что скорость изменения импульса тела пропорциональна применяемой к нему чистой силе.

Ответ

8.5 . Два одинаковых шарика массами 3 кг движутся во взаимно перпендикулярных направлениях со скоростями 3 м/с и 4 м/с . Чему равна величина полного импульса этой системы?

Подсказка

Выполните рисунок к задаче. Определите импульс каждого шарика и примените теорему Пифагора.

Ответ

15 кг.м/с

8.6 . Шарик массой 0,1 кг упал на горизонтальную площадку, имея в момент падения скорость 10 м/с . Найдите изменение импульса шарика при абсолютно неупругом ударе. В ответе укажите модуль полученной величины.

Импульс - это произведение силы и времени действия силы. Кроме того, полное изменение импульса равно импульсу. Импульс может выполняться большой силой, действующей в течение короткого времени или небольшой силой. действуя в течение длительного времени. Эта концепция важна, когда мы имеем дело со стрельбой.

Во взаимодействии двух тел одна проявляет силу с другой, а импульс каждого тела изменяется. Согласно третьему закону движения Ньютона, оба импульса в любой временной интервал равны и противоположны. Этот принцип легче понять, определяя полный импульс системы как сумму отдельных тел. Когда два тела взаимодействуют только друг с другом, их полный импульс постоянный. Когда внешние силы отсутствуют или результирующие внешние силы равны нулю, общий импульс системы является постоянным по величине и направлению.

Подсказка

Выполните рисунок к задаче. При абсолютно неупругом ударе шарик останавливается.

Ответ

8.7 . Пуля массой 10 г пробила стенку, при этом скорость ее уменьшилась от 800 м/с до 400 м/с . Найдите изменение импульса пули. В ответе укажите модуль полученной величины.

Подсказка

Выполните рисунок к задаче. Направление импульса пули не меняется. Найдите разность векторов, спроецируйте их на выбранную ось координат.

Это утверждение «Принципа сохранения линейного импульса». Когда никакая результирующая внешняя сила не действует на систему, общий импульс системы остается постоянным по величине и направлению. Базовая установка для проблемы с двумя телами. Многие ситуации включают взаимодействие двух объектов. Например, один объект может стоять неподвижно, а другой, который движется, сталкивается с ним. Или два объекта могут быть разнесены внутренней силой между ними, возможно, обеспеченной пружиной. В таких случаях, как и во всех случаях с закрытыми системами, сохраняется импульс.

Ответ

8.8 . Шарик массой 0,2 кг свободно упал на горизонтальную площадку, имея в момент падения скорость 15 м/с . Найдите изменение импульса шарика при абсолютно упругом ударе. В ответе укажите модуль полученной величины.

Подсказка

Выполните рисунок к задаче. При абсолютно упругом ударе изменяется направление вектора скорости шарика на противоположное (падает перпендикулярно к площадке), величина скорости сохраняется.

То есть импульс, присутствующий в системе до взаимодействия, представляет собой точное количество импульса, присутствующего после взаимодействия, будь то столкновение или взрыв. Анализ любой из двух задач импульса тела обычно начинается с тех же начальных уравнений. Эти первые несколько уравнений говорят одно и то же: полный импульс системы до взаимодействия равен общему импульсу после взаимодействия. Сначала мы будем думать только в одном измерении. Позже эти же идеи перейдут к более сложным проблемам, связанным с двумерным и трехмерным движением.

Ответ

8.9 . Тело массой 1 кг равномерно вращается по окружности радиусом 1 м с угловой скоростью 2 рад/с . Найдите модуль изменения импульса тела при повороте радиус-вектора, проведенного из центра окружности к телу, на 180°.

Подсказка

Выполните рисунок к задаче. Проецируйте вектора начального и конечного импульса тела и находите их модуль изменения.

Вот начальные уравнения, которые можно использовать для понимания сохранения импульса в задаче двух тел. Первая строка истинна независимо от количества объектов в системе. Это общее количество импульса не изменяется по размеру или направлению. После любого взаимодействия одинаковый размер импульса в том же направление, как и раньше. Таким образом, первая строка часто быстро заявляется как «общий импульс до этого равен полному импульсу после». Во второй строке мы показываем полный импульс как сумму отдельных импульсов для каждого объекта в системе.

Ответ

8.10 . Тело массой 2 кг двигалось по окружности, причем в некоторой точке оно имело скорость 4 м/с . Пройдя четверть окружности, тело приобрело скорость 3 м/с . Определите модуль изменения импульса тела.

Подсказка

Выполните рисунок к задаче. Перенесите вектора импульсов тела в одну точку и найдите изменение (разность) векторов. Примените теорему Пифагора.

Мы обсуждаем систему двух тел, поэтому индекс 1 относится к одному из объектов, а индекс 2 относится к другому. Сумма отдельных импульсов перед взаимодействием равна сумме отдельных импульсов после. Не путайте это, чтобы означать что-то вроде импульса для первого объекта до того, как взаимодействие равно импульсу для первого объекта после взаимодействия. Каждый объект может и, скорее всего, изменит свой отдельный импульс. Однако сумма всех импульсов до этого будет равна сумме всех из них после взаимодействия.

Третья строка просто устанавливает каждый отдельный импульс, когда соответствующая масса умножает соответствующую скорость для каждого объекта. Большинство проблем с двумя телами исходят отсюда путем ввода значений или рассмотрения особых условий из этой строки. Проверьте примеры на следующих страницах, чтобы узнать, как это работает.

Ответ

10 кг.м/с

8.11 . Мячик массой 200 г летел со скоростью 25 м/с . После удара о стенку он отскочил под углом 120 o к прежнему направлению со скоростью 15 м/с . Найдите модуль изменения импульса мячика при ударе.

Подсказка

Выполните рисунок к задаче. Найдите разницу векторов конечного и начального импульсов. Воспользуйтесь, например, теоремой Косинусов.