Импульс тела.

Импульс тела (количество движения) – векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения и равная произведению массы тела на его скорость.

Вектор импульса тела сонаправлен с вектором скорости тела.

В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.

Этот фундаментальный закон природы называется законом сохранения импульса. Он является следствием из второго и третьего законов Ньютона.

Энергия.

Энергией называется скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения материи и мерой перехода движения материи из одних форм в другие.

Для характеристики различных форм движения материи вводятся соответствующие виды энергии, например: механическая, внутренняя, энергия электростатических, внутриядерных взаимодействий и др.

Энергия подчиняется закону сохранения, который является одним из важнейших законов природы.

Работа равнодействующей сил, приложенных к телу, равна изменению кинетической энергии тела.

Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела.

Кинетическая энергия тела, движущегося со скоростью V, показывает, какую работу должна совершить сила, действующая на покоящееся тело, чтобы сообщить ему эту скорость.

Потенциальная энергия – это энергия взаимодействия тел.

Потенциальная энергия поднятого над Землей тела – это энергия взаимодействия тела и Земли гравитационными силами. Потенциальная энергия упруго деформированного тела – это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой силами упругости.

Потенциальными называются силы, работа которых зависит только от начального и конечного положения движущейся материальной точки или тела и не зависит от формы траектории.

При замкнутой траектории работа потенциальной силы всегда равна нулю. К потенциальным силам относятся силы тяготения, силы упругости, электростатические силы и некоторые другие.

Потенциальная энергия тела, на которое действует сила тяжести, равна работе, совершаемой силой тяжести при перемещении тела на нулевой уровень.

Законы сохранения.

При любых физических взаимодействиях энергия превращается из одной формы в другую – энергию нельзя "создать" или "уничтожить".

Геометрическая (векторная) сумма импульсов взаимодействующих тел, составляющих замкнутую систему, остается неизменной.

Вопросы и задания.

Каким образом космонавт, не связанный с кораблем, может вернуться на корабль?

(отбросить какой-либо предмет в сторону, строго противоположную кораблю; тогда космонавт приобретет скорость, направленную к кораблю.)

Пройдите от кормы неподвижной поначалу лодки к ее носовой части. Почему лодка станет двигаться в противоположную сторону?

(Поскольку вы приобрели скорость относительно воды, то, в соответствии с законом сохранения импульса, лодка должна приобрести скорость противоположного направления.)

Одну и ту же порцию горючего сжигают в примусе на уровне моря и в Гималаях, на высоте 8000 метров. Когда выделится больше энергии?

(Несмотря на то, что при подъеме на высоту 8000 метров потенциальная энергия порции горючего увеличилась, при ее сгорании выделится столько же энергии, сколько и на уровне моря. Работа по подъему горючего в конечном итоге увеличивает потенциальную энергию продуктов сгорания.)

За счет какой энергии поднимаются вверх стратостаты и шары-зонды?

(При подъеме шара его потенциальная энергия увеличивается, однако иа занимаемое им место с той же высоты опускается воздух, плотность которого больше средней плотности шара.)

Если охлаждать чугунную сферу, полностью залитую водой и закупоренную, ниже 0 °С, вода разорвет ее. Где источник энергии, необходимой для разрыва?

(Работа, требуемая для разрыва чугунной сферы, производится за счет внутренней энергии замерзающей воды.)

Заполните одну бутылку водой, а другую такую же — песком. Дайте им скатиться с наклонной плоскости без проскальзывания. Какая из бутылок скатится быстрее? Почему?

(Вода в первой бутылке практически не вращается; ее потенциальная энергия почти целиком переходит в кинетическую энергию поступательного движения. Значительная доля потенциальной энергии второй бутылки с песком переходит в кинетическую энергию вращательного движения. Скорость поступательного движения второй бутылки оказывается меньше, а время скатывания — больше.)