Десятый класс
  1. Механика  1.1. Динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Движение в двух измерениях  1.1.3. Смещение и расстояние  1.1.4. Скорость и Вектор  1.1.5. Ускорение  1.1.6. Графическое представление движения  1.1.7. Equations of motion  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Движение тела, брошенного под углом к горизонту  1.1.10. Относительная скорость  1.2. Динамика  1.2.1. Законы движения Ньютона  1.2.2. Инерция и масса  1.2.3. Сила и ее виды  1.2.4. Сила действия и противодействия  1.2.5. Friction and its effects  1.2.6. Коэффициент трения  1.2.7. Круговое движение  1.2.8. Центростремительная сила и центростремительное ускорение  1.2.9. Импульс и количество движения  1.2.10. Conservation of momentum  1.2.11. Третий закон Ньютона и его применения  1.3. Работа, энергия и мощность  1.3.1. Работа, совершаемая силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая энергия  1.3.4. Потенциальная энергия  1.3.5. Mechanical energy  1.3.6. Сохранение энергии  1.3.7. Мощность и эффективность  1.3.8. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии  1.4. Гравитационная сила  1.4.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.4.2. Гравитационное поле и напряженность поля  1.4.3. Ускорение свободного падения на разных планетах  1.4.4. Законы движения планет Кеплера  1.4.5. Orbits and satellites  1.4.6. Вес и кажущийся вес  1.4.7. Гравитационная потенциальная энергия
  2. Свойства материи  2.1. States of matter  2.1.1. Твердое, жидкое и газообразное  2.1.2. Molecular structure of matter  2.1.3. Межмолекулярные силы  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе–Эйнштейна  2.2. Давление  2.2.1. Определение давления  2.2.2. Pressure in liquids  2.2.3. Атмосферное давление  2.2.4. Принцип Паскаля  2.2.5. Принцип Архимеда и плавучесть  2.2.6. Поверхностное натяжение и капиллярность  2.3. Эластичность  2.3.1. Закон Гука  2.3.2. Stress and strain  2.3.3. Предел упругости и модуль упругости  2.3.4. Применения упругости
  3. Thermal physics  3.1. тепло и температура  3.1.1. Difference Between Heat and Temperature  3.1.2. Температурная шкала  3.1.3. Тепловое расширение  3.1.4. Тепловое равновесие  3.2. Теплопередача  3.2.1. Проводимость  3.2.2. Конвекция  3.2.3. Излучение  3.2.4. Insulation and its applications  3.3. Тепловые свойства вещества  3.3.1. Удельная теплоемкость  3.3.2. Скрытая теплота и фазовые переходы  3.3.3. Boiling and Melting Point  3.3.4. Тепловые двигатели и холодильные установки  3.4. Законы термодинамики  3.4.1. Нулевой закон термодинамики  3.4.2. Первый закон термодинамики  3.4.3. Второй закон термодинамики  3.4.4. Цикл Карно
  4. Волны и оптика  4.1. Природа и свойства волн  4.1.1. Типы волн в природе и свойства волн  4.1.2. Поперечные и продольные волны  4.1.3. Параметры волн  4.1.4. Отражение и преломление волн  4.1.5. Суперпозиция и интерференция  4.1.6. Стоячие волны и резонанс  4.1.7. Эффект Доплера  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Характеристики звуковых волн  4.2.2. Скорость звука в разных средах  4.2.3. Применение звуковых волн  4.2.4. Ультразвук и его использование  4.3. Light Waves and Optics  4.3.1. Природа света  4.3.2. Отражение света  4.3.3. Laws of reflection  4.3.4. Mirrors and Image Formation  4.3.5. Преломление света  4.3.6. Закон Снелла  4.3.7. Линзы и образование изображения  4.3.8. Полное внутреннее отражение и критический угол  4.3.9. Оптическое волокно  4.4. Оптические приборы  4.4.1. Microscope  4.4.2. Телескоп  4.4.3. Человеческий глаз и дефекты зрения  4.4.4. Камера и принцип ее работы
  5. Электричество и магнетизм  5.1. Электростатика  5.1.1. Электрический заряд и его свойства  5.1.2. Проводники и изоляторы  5.1.3. Coulomb's law  5.1.4. Электрическое поле и линии поля  5.1.5. Electric potential and potential difference  5.1.6. Конденсаторы и емкость  5.2. Ток электричества  5.2.1. Electric current and its measurement  5.2.2. Закон Ома  5.2.3. Сопротивление и удельное сопротивление  5.2.4. Последовательные и параллельные цепи  5.2.5. Электрическая энергия и мощность  5.2.6. Законы Кирхгофа  5.3. Магнетизм и электромагнетизм  5.3.1. Магнитное поле и линии поля  5.3.2. Магнитные эффекты электрического тока  5.3.3. Электромагнитная индукция  5.3.4. Законы электромагнитной индукции Фарадея  5.3.5. Трансформаторы и их применение  5.3.6. AC and DC current
  6. Современная физика  6.1. Nuclear physics  6.1.1. Структура атома  6.1.2. Атомная модель Бора  6.1.3. Энергетические уровни электронов  6.1.4. Рентгеновские лучи и их применение  6.2. Радиоактивность  6.2.1. Виды радиации  6.2.2. Half-life and radioactive decay  6.2.3. Ядерные реакции и их применения  6.2.4. Деление и Синтез  6.3. Quantum physics  6.3.1. Дуализм волна-частица  6.3.2. Photoelectric effect  6.3.3. Квантизация энергии  6.3.4. Принцип неопределённости Гейзенберга
  7. Электроника и связь  7.1. Полупроводники  7.1.1. Проводники, изоляторы и полупроводники  7.1.2. Диоды и их применение  7.1.3. Транзисторы и логические элементы  7.1.4. Светодиоды и фотодиоды  7.2. Системы Коммуникации  7.2.1. Основы коммуникации  7.2.2. Аналоговые и цифровые сигналы  7.2.3. Беспроводная связь и оптоволоконная связь  7.2.4. Радиоволны и модуляция

Десятый класс → Механика → Динамика ↓


Импульс и количество движения


В мире физики импульс и количество движения — два фундаментальных понятия, которые помогают нам понять, как объекты движутся в пространстве и взаимодействуют друг с другом. Эти понятия важны не только для физиков, но они также имеют значение в повседневной жизни. Здесь мы рассмотрим, что такое импульс и количество движения, представим формулы, примеры и поможем прояснить эти понятия с помощью визуальных иллюстраций с использованием SVG.

Что такое скорость?

Количество движения измеряет движение объекта и определяется как произведение массы объекта и его скорости. Количество движения является векторной величиной, что означает, что оно имеет как величину, так и направление. Чем больше у объекта количество движения, тем труднее его остановить.

Формула количества движения

P = M * V

Где:

  • p — количество движения,
  • m — масса объекта,
  • v — скорость объекта.

Пример количества движения

Предположим, что футбольный мяч массой 0,5 кг движется со скоростью 10 м/с. Количество движения футбольного мяча можно рассчитать следующим образом:

p = 0.5 кг * 10 м/с = 5 кг м/с

Визуальное изображение движения

0.5 кг 10 м/с

Понимание импульса

Импульс — это понятие, тесно связанное с количеством движения, и оно представляет собой изменение количества движения объекта, когда сила прикладывается в течение определенного времени. Импульс также является векторной величиной и определяется как произведение силы и времени применения силы.

Формула импульса

J = F * Δt

Где:

  • J — импульс,
  • F — приложенная сила,
  • Δt — период времени, в течение которого сила прикладывается.

Еще одна формула, связанная с импульсом

J = Δp

Это означает, что импульс равен изменению количества движения, где Δp — изменение количества движения.

Пример импульса

Предположим, автомобиль массой 1000 кг изначально находится в состоянии покоя и разгоняется до скорости 20 м/с за 5 секунд под действием постоянной силы. Чтобы найти импульс, сначала вычислим изменение количества движения:

  • Начальное количество движения, p_initial = 0 (поскольку автомобиль неподвижен).
  • Конечное количество движения, p_final = 1000 кг * 20 м/с = 20000 кг·м/с.

Изменение количества движения равно:

Δp = p_final - p_initial = 20000 кг м/с - 0 = 20000 кг м/с

Оно также равно импульсу, приложенному к автомобилю.

Визуальное изображение импульса

Сила Начальный Конечный

Соотношение между количеством движения и импульсом

Связь между импульсом и количеством движения содержится во втором закону Ньютона, который в своей микроскопической форме гласят следующим образом:

F = m * a

Это соотношение работает с версией этого закона для интегрального исчисления, где скорость изменяется в результате воздействия приложенной силы во времени. Эти изменения обеспечивают основу для определения того, как сила изменяет количество движения объекта через импульс, тем самым изменяя его количество движения.

От силы к импульсу

Когда сила прикладывается к объекту в течение определенного времени, эта сила вызывает импульс. Импульс может повлиять на скорость и направление объекта, что, естественно, влияет на его количество движения. Понимание этой взаимосвязи важно в таких областях, как анализ столкновений в автомобильной инженерии и спортивной физике.

Закономерность сохранения количества движения

Закон сохранения количества движения описывает количество движения замкнутой системы в состоянии покоя (т.е. когда на нее не действуют внешние силы). Согласно этому принципу, общее количество движения до события столкновения должно быть равно общему количеству движения после, при условии, что во время события не вмешиваются внешние силы.

Пример закономерности сохранения количества движения

Рассмотрим двух фигуристов, толкающих друг друга. Если фигурист А, весом 50 кг, толкает фигуриста B, весом 70 кг, оба из которых изначально находятся в состоянии покоя, то общее начальное количество движения будет равно нулю, как указано ниже:

p_initial_A = 0 (начальная скорость фигуриста А равна нулю)
p_initial_B = 0 (начальная скорость фигуриста B равна нулю)
p_total_initial = p_initial_A + p_initial_B = 0

Предположим, что во время толчка фигурист A движется назад со скоростью 6 м/с. Чтобы найти скорость фигуриста B после толчка, мы используем закон сохранения количества движения:

p_total_initial = p_total_final
0 = (50 кг * -6 м/с) + (70 кг * v_B)
v_B = 4.29 м/с (округлено до двух десятичных знаков)

Визуальное изображение сохранения количества движения

50 кг 70 кг

Практические приложения и примеры из реальной жизни

Понимание того, как количество движения и импульс работают в реальном мире, важно не только в академических и научных областях, но и для повседневной деятельности и мер безопасности.

Приложения в спорте

Количество движения важно во многих видах спорта. Например, в баскетболе при броске. Точное расчет скорости перед броском может стать разницей между попаданием и промахом. Аналогично, в таких видах спорта, как крикет, бейсбол или теннис, игроки используют импульс для управления и максимизации скорости и направления мяча.

Безопасность автомобиля

Принципы импульса и количества движения важны при разработке функций безопасности автомобилей. Эта концепция используется для проектирования подушек безопасности и зон деформации, чтобы увеличить время столкновения, уменьшив силу, приложенную к пассажирам, и создав больше импульса, что снижает вероятность травм.

Примеры из повседневной жизни

Даже при простых действиях, таких как ловля мяча, человек прикладывает импульс, двигая руки назад с мячом, что эффективно уменьшает силу во время трансформации количества движения.

Пример - Баскетбол

Когда игрок дриблит баскетбольным мячом, он или она прикладывает силу (импульс) во времени, чтобы изменить движение мяча вниз к земле. Как только мяч касается земли, земля прикладывает импульс, который изменяет его движение обратно вверх. Эта увлекательная игра импульса и количества движения поддерживает мяч в постоянном движении.

Заключение

Импульс и количество движения являются важными концепциями не только для понимания теоретических аспектов физики, но и для практических приложений в технологиях, безопасности, спорте и других областях. Используя формулы и визуальные средства, мы получаем более четкое представление о том, как объекты движутся и взаимодействуют в нашей вселенной, и улучшаем нашу способность прогнозировать и анализировать реальные сценарии.


Десятый класс → 1.2.9


U
username
0%
завершено в Десятый класс

← Предыдущий (1.2.8)
Центростремительная сила и центростремительное ускорение
Следующий (1.2.10) →
Conservation of momentum

Комментарии 



Импульс и количество движения

https://www.physicsflow.com/g10/1.2.9?pfal=ru