Презентация "Закон сохранения импульса" по физике – проект, доклад

Закон сохранения импульса

Из законов Ньютона можно получить некоторые общие следствия применительно к движению системы тел. Механической системой тел называется совокупность материальных точек, рассматриваемая как целое. Силы взаимодействия между точками системы называются внутренними, а силы, с которыми на точки системы действуют внешние тела, не входящие в систему называются внешними.

Пусть механическая система состоит из n точек. Будем нумеровать точки индексом i = 1, … n. Обозначим mi массу i–й точки, - ее скорость, - внешнюю силу, действующую на i–ю точку и - внутреннюю силу, с которой j–я точка действует на i–ю. Запишем второй закон Ньютона для i–й точки: Складывая эти уравнения, получим .

Первое слагаемое в правой части этого равенства (сумма всех внутренних сил) обращается в нуль. Действительно, по третьему закону Ньютона, для любой внутренней силы найдется равная ей по величине и противоположная по направлению сила , поэтому геометрическая сумма внутренних сил любой системы равна нулю. Значит, последнее равенство можно переписать в виде: , (1.26) где - полный импульс системы.

Если на систему не действуют внешние силы (такая система называется замкнутой), то, как следует из (1.26), производная по времени от ее полного импульса равна нулю, т.е. полный импульс не изменяется со временем. Это утверждение носит название закона сохранения импульса: импульс замкнутой системы сохраняется, т.е. не изменяется с течением времени.

Выражение для импульса системы можно переписать в следующем виде: , где - полная масса системы. Точка с радиус-вектором называется центром масс системы. Используя это определение можно записать: , (1.27) где - скорость центра масс.

Это равенство выражает закон движения центра масс: центр масс системы движется как материальная точка с массой, равной массе системы, на которую действует сила, равная геометрической сумме всех внешних сил, приложенных к системе. Используя закон сохранения импульса или закон движения центра масс, иногда удается получить описание движения системы, внутренние силы в которой неизвестны или имеют сложный вид.