Закони збереження. Закони збереження в механіці: Плани-конспекти урокiв з фізики, страница 2

5.  Чому куля, вилетівши з рушниці, не розбиває шибку на осколки, а утворює в ній круглий отвір?

6.  Щоб зійти на берег, човняр рушив від корми човна до його носової частини. Чому при цьому човен відійшов від берега?

Розрахункові задачі

1. Візок масою  = 120 кг котиться зі швидкістю  = 6 м/с. Люди­на, яка бігла назустріч візку зі швидкістю  = 9 км/год, стрибає у візок. З якою швидкістю  рухається після цього візок, якщо маса людини = 60 кг?

Дано:                                                          Розв'язання

 = 120 кг                       Візьмемо вісь Ох у напрямі руху візка, тоді

 = 6 м/с                          =6  м/с, =-2,5  м/с. Зовнішніми си-

 = 60 кг                         лами, що діють на систему «візок + люди-

= 9 км/год = 2,5 м/с    на» в напрямі осі Ох, можна знехтувати.

                                   Отже, проекція повного імпульсу системи

на цю вісь зберігається:

.

Звідки ,

;  (м/с).

Відповідь:  = 3,2 м/с.

2.   Снаряд, випущений вертикально вгору, вибухнув у верхній точці траєкторії. Перший осколок масою 1 кг набрав швидкість 400 м/с, напрямлену горизонтально. Другий осколок масою 1,5 кг полетів вертикально вгору зі швидкістю 200 м/с. Якою є швидкість тре­тього осколка, якщо його маса дорівнює 2 кг? (36: № 23.18) Розв'язання. Снаряд, що вибухає, можна вважати замкнутою си­стемою, тому що сила тяжіння є набагато меншою, ніж сила тиску порохових газів, які розривають снаряд на осколки. Отже, можна вико­ристати закон збереження імпульсу. Оскільки снаряд вибухнув у верхній точці траєкторії, векторна сума імпульсів усіх осколків має дорівнюва­ти нулю. Отже, вектори імпульсів осколків утворюють трикутник; цей трикутник прямокутний, а шуканий вектор — його гіпотенуза. Звідси

, .

3.         З гармати масою = 200 кг стріляють у горизонтальному напрямі. Якою є швидкість віддачі гармати після пострілу, якщо ядро масою  кг вилетіло зі швидкістю 400 м/с? Як зміниться відповідь, якщо ядро вилетіло під кутом 60° до горизонту?

Розв'язання. Оскільки початкові швидкості гармати і ядра дорівню­ють нулю, із закону збереження імпульсу одержуємо

Таким чином, . Знак «мінус» указує на те, що швидкість

гармати напрямлена протилежно швидкості ядра. Підставляючи числові дані, одержуємо  = 2 м/с .

Якщо ядро вилітає під кутом до горизонту, зберігається тільки гори­зонтальна проекція сумарного імпульсу системи «гармата і ядро».

Напрямимо вісь х горизонтально в напрямі пострілу (див. рисунок). Тоді в проекціях на вісь х одержуємо:

,

.

Таким чином, , звідки знаходимо . Як і слід було очікувати, у разі пострілу під кутом до горизонту швид­кість віддачі гармати є меншою, ніж у разі горизонтального пострілу: вертикальну складову імпульсу віддачі «бере на себе» земна куля, у яку впирається гармата. Підставляючи числові дані, одержуємо  = 1 м/с .

4.  Снаряд, випущений із гармати, розірвався у верхній точці траєкторії на два осколки однакової маси. Один з осколків полетів у зворотному напрямі й розбив гармату, з якої був випущений снаряд. На якій відстані від гармати впав другий осколок, якщо вибух стався на відстані 2 км (по горизонталі) від гармати? (Відповідь: 8 км.)

5.  Людина масою 70 кг перебуває на кормі човна, довжина якого 3 м, а маса 120 кг. Людина переходить на ніс човна. На яку відстань човен пересунеться відносно води? (Відповідь: 1 м.)

Домашнє завдання

Основне:

1.  К: впр. 23 (4, 5).

2.  Г: § 19 (19.3).

3.  1)   Мисливець перебуває в човні, що рухається зі швидкістю 1 м/с. Скільки пострілів у напрямі руху човна має зробити мисливець, щоб човен зупинився? Маса човна разом із мисливцем дорівнює 180 кг, маса заряду 18 г, швидкість вильоту дробу і порохових газів дорівнює 500 м/с. (36: 23.16)

2)  Віз із піском загальною масою 700 кг рухався зі швидкістю 9 км/год у напрямі до гармати. Випущений зі гармати снаряд масою 10 кг влучив у віз, рухаючись зі швидкістю 400м/с під кутом 30° до горизонту. Снаряд застряг у піску. З якою швидкістю рухався віз після удару? (36: № 23.17)

3)  По навчальній мішені стріляють із кулемета. Маса кулі 5 г, швидкість кулі 400 м/с, темп стрільби — 180пострілів за хвилину. Усі кулі застряють у мішені. З якою середньою силою вони діють на мішень? (36: № 23.19)

4.           Д: підготуватися до самостійних робот № 26 і№ 27.
Додаткове:

1.  Ф-9: §47.

2.  36: № 23.21, 23.22.

Самостійна робота № 26

«Імпульс тіла»

Початковий рівень

1.  Якою є маса тіла, якщо його імпульс дорівнює 500кг∙м/с , а швидкість 20 м/с?

2.  Кулька масою 500 г рівномірно котиться зі швидкістю 2 м/с. Чому дорівнює імпульс тіла?

Середній рівень

1.  З якою швидкістю має летіти хокейна шайба масою 160 г, щоб її імпульс дорівнював імпульсу кулі масою 8 г, що летить зі швидкістю 600 м/с? (Відповідь: 30 м/с.)

2.  З якою силою діє молоток масою 0,5 кг на цвях під час удару, якщо
швидкість молотка перед ударом 2 м/с? Вважайте, що удар тривав 0,01 с. (Відповідь: 100 Н.)

Достатній рівень

1. Рух матеріальної точки, маса якої 3 кг, описується рівнянням: . Знайдіть зміну імпульсу тіла за перші 8 с її руху. Знайдіть імпульс сили, що викликала цю зміню, за цей самий час. (Відповідь: 96кг м/с; 96 Н∙с .)

2. Сталева кулька масою 0,05 кг падає з висоти 5 м на сталеву плиту. Після зіткнення кулька відскакує від плити з такою ж за моду­лем швидкістю. Знайдіть силу, що діяла на плиту під час удару, вважаючи її сталою. Час зіткнення дорівнює 0,01 с. (Відповідь: 100,5 Н.)

Високий рівень

1.   а) Чи можна стверджувати, що імпульс тіла є відносним? Відповідь обґрунтуйте.

б) Кулька масою 200 г, що падала вертикально, вдарилася об підло­гу зі швидкістю 5 м/с і підстрибнула на висоту 46 см. Знайдіть зміну імпульсу кульки під час удару. (Відповідь:, 1,6 кг∙м/с .)

2.   а) Чому куля, вилетівши з рушниці, не може відчинити двері, але пробиває в них отвір, тоді як тиском пальця двері відчинити легко, але зробити отвір неможливо?