На головну

Закони збереження імпульсу, моменту імпульсу і енергії

  1.  A. Вільна енергія дорівнює 0, зміна ентропії прагне до мінімально можливого значення, спостерігаються потоки енергії і речовини в навколишнє середовище і назад.
  2.  B. Процес, при якому для повернення системи в початковий стан потрібні витрати енергії.
  3.  D. АТ називається перехід речовин крізь мембрану, що протікає з витратами хімічної енергії.
  4.  I. За часом збереження матеріалу
  5.  III. Акцентування теоретичного моменту по темі «Техніка диференціювання», розгляд прикладів - 8 хвилин
  6.  IV. Акцентування теоретичного моменту по темі «Механічний зміст похідної», розгляд прикладів - 7 хвилин
  7.  V. Акцентування теоретичного моменту по темі «Геометричний зміст похідної», розгляд прикладів - 17 хвилин

Основні поняття, закони, співвідношення

Імпульс системи частинок. Зовнішні та внутрішні сили. Замкнута (ізольована) система частинок. Закон збереження імпульсу.

Закон збереження моменту імпульсу.

Робота сили. Кінетична енергія частинки, що обертається твердого тіла. Консервативні сили. Потенціальна енергія. Повна механічна енергія. Закон збереження механічної енергії.

[1] т.1§§ 15-17,21-27; [2] §§9,11-13,19.

Закони збереження в механіці дозволяють розглядати загальні властивості руху без рішення диференціальних рівнянь і детальної інформації про розвиток процесів в часі.

Загальним для всіх законів збереження є твердження про збереження якоїсь фізичної величини, позначимо її , за певних умов. Набір цих умов позначимо через .

Метод застосування законів збереження в найзагальнішому вигляді передбачає наступні дії:

? з'ясувати, як тіло слід включити в розглянуту фізичну систему;

? розглянути процес взаємодії тел в даній системі, виділивши:
 а) стан системи до взаємодії;

б) стан тел після їх взаємодії;

в) сам процес взаємодії;

? перевірити, чи виконуються умови в даній системі;

? вибрати інерційну систему відліку, щодо якої визначають значення величини А] (До взаємодії);

? визначити значення величини А2 в кінці взаємодії;

? записати закон збереження у вигляді рівняння:

Ах = А2

і вирішити його щодо шуканої величини;

? якщо зберігається величина векторна, то отримане векторне рівняння спроектувати на відповідні осі координат.

Приклад 5.

Платформа у вигляді диска радіусом може обертатися навколо вертикальної осі, що проходить через її центр. На краю платформи стоїть людина масою . З якою кутовою швидкістю  обертатиметься платформа, якщо людина піде уздовж краю зі швидкістю  щодо платформи? Маса платформи - . Тертям знехтувати.

Рішення.

1) Фізична система включає людини і платформу.

2) Спочатку обидва тіла нерухомі щодо землі. Потім людина починає йти по краю платформи. При цьому людина взаємодіє з нею, в результаті чого платформа починає обертатися у зворотний бік. Однак характер взаємодії (величина цієї, внутрішньої для даної системи, сили) нам невідомий, тому застосувати рівняння динаміки обертального руху до платформи неможливо. Закон збереження механічної енергії тут також непридатний, оскільки спочатку , Але, переміщаючись по платформі, людина робить роботу, збільшуючи механічну енергію системи, а значить .

3) В даній системі тіл діють зовнішні сили - це сили
 тяжкості і реакції опори (на якій встановлена ??платформа). момент цих
 сил щодо осі обертання  дорівнює нулю , Так як лінія дії сили тяжіння паралельна осі , А лінія сили реакції опори
 перетинає вісь . Отже, сумарний момент імпульсу тел щодо осі обертання  залишається постійним:

L]Z = L2Z,, (3.1)

де індекси 1 і 2 відносяться відповідно до початкового і кінцевого станів системи.

4) У інерційної системі відліку, пов'язаної з Землею, обидва тіла спочатку перебували в стані спокою, тому L]Z= 0.

5) При русі швидкість v людини щодо обраної системи відліку (відповідно до закону складання швидкостей) складається з швидкості його руху щодо платформи  і лінійної швидкості  точок краю платформи, що обертається:

, (3.2)

де враховано, що ці швидкості спрямовані в протилежні сторони. Момент імпульсу системи при цьому дорівнює:

, (3.3)

тут - Момент інерції платформи.

6) Застосуємо закон збереження моменту імпульсу:

. (3.4)

Вирішивши отримане рівняння щодо шуканої величини, отримаємо відповідь:

. (3.5)




 Вступ ................................................. ........................................ 5 |  Вступ |  Вступ |  Кінематика матеріальної точки та твердого тіла |  Взаємодія електричних зарядів. Електричне поле. Основні характеристики електричного поля |  Провідники і діелектрики в електростатичному полі. Енергія електричного поля |  Постійний струм. Закони постійного струму |  Магнітне поле у ??вакуумі |  Силову дію магнітного поля. Робота переміщення провідника із струмом в магнітному полі |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати