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Observaciones y experimentos simples demuestran que el reposo y el movimiento son relativos, la velocidad de un cuerpo depende de la elección del sistema de referencia; Según la segunda ley de Newton, independientemente de si el cuerpo estaba en reposo o en movimiento, un cambio en la velocidad de su movimiento sólo puede ocurrir bajo la influencia de una fuerza, es decir, como resultado de la interacción con otros cuerpos. Sin embargo, hay cantidades que pueden conservarse durante la interacción de los cuerpos. Estas cantidades son energía Y legumbres.

Impulso corporal Se llama cantidad física vectorial, que es una característica cuantitativa del movimiento de traslación de los cuerpos. El impulso está indicado por . El momento de un cuerpo es igual al producto de la masa del cuerpo por su velocidad: . La dirección del vector de impulso p coincide con la dirección del vector de velocidad del cuerpo. La unidad de impulso es.

Para el impulso de un sistema de cuerpos, se cumple la ley de conservación, que sólo es válida para sistemas físicos cerrados. EN caso general Un sistema cerrado es un sistema que no intercambia energía y masa con cuerpos y campos que no forman parte de él. en mecanica cerrado Se llama sistema al que no se ve afectado por fuerzas externas ni se compensa la acción de estas fuerzas. En este caso, ¿dónde está el impulso inicial del sistema y es el final? En el caso de dos cuerpos incluidos en el sistema, esta expresión tiene la forma , donde son las masas de los cuerpos, son las velocidades antes de la interacción y son las velocidades después de la interacción (Fig. 4). Esta fórmula es la expresión matemática de la ley de conservación del momento: el momento de un sistema físico cerrado se conserva durante cualquier interacción que ocurra dentro de este sistema. En otras palabras: en un cerrado sistema fisico la suma geométrica de los momentos de los cuerpos antes de la interacción es igual a la suma geométrica de los momentos de estos cuerpos después de la interacción. En el caso de un sistema abierto, el momento de los cuerpos del sistema no se conserva. Sin embargo, si el sistema también tiene una dirección en la que las fuerzas externas no actúan o su acción está compensada, entonces se conserva la proyección del impulso en esta dirección. Además, si el tiempo de interacción es corto (disparo, explosión, impacto), durante este tiempo, incluso en el caso de un sistema abierto, las fuerzas externas cambian ligeramente los impulsos de los cuerpos que interactúan. Por tanto, para cálculos prácticos en este caso, también se puede aplicar la ley de conservación del impulso.

Los estudios experimentales de las interacciones de varios cuerpos, desde planetas y estrellas hasta átomos y partículas elementales, han demostrado que en cualquier sistema de cuerpos que interactúan, en ausencia de acción por parte de otros cuerpos no incluidos en el sistema, o la suma es igual a cero fuerzas activas la suma geométrica de los momentos de los cuerpos realmente permanece sin cambios.

En mecánica, la ley de conservación del momento y las leyes de Newton están interconectadas. Si una fuerza actúa sobre un cuerpo de masa a lo largo del tiempo y la velocidad de su movimiento cambia de a , entonces la aceleración del movimiento a del cuerpo es igual a . Basándonos en la segunda ley de Newton para la fuerza, podemos escribir , sigue

. -vectorial cantidad fisica , que caracteriza la acción de una fuerza sobre un cuerpo durante un cierto período de tiempo y es igual al producto de la fuerza por el tiempo de su acción, se llama impulso de fuerza

. La unidad de impulso de fuerza es. La ley de conservación del impulso subyace a la propulsión a chorro. Propulsión reactiva

- este es el movimiento del cuerpo que se produce después de la separación de su parte del cuerpo.

Deje que la masa corporal esté en reposo. Una parte de ella se ha separado del cuerpo por masa con velocidad. Luego, la parte restante se moverá en la dirección opuesta con velocidad, la masa de la parte restante. De hecho, la suma de los impulsos de ambas partes del cuerpo antes de la separación era igual a cero y después de la separación será igual a cero:

Desde aquí.

Gran parte del mérito por el desarrollo de la teoría de la propulsión a chorro pertenece a K. E. Tsiolkovsky.

Errores comunes

1. Hubo solicitantes que admitieron grave error al explicar el principio de funcionamiento de un motor a reacción. Argumentaron que el movimiento de un avión a reacción se debe a la interacción de los gases emitidos y el aire: el avión actúa sobre el aire y el aire, según la tercera ley de Newton, actúa sobre el avión, como resultado de lo cual se mueve. Por supuesto, esto no es cierto. La verdadera razón del movimiento de un avión a reacción es la interacción de los gases que se escapan de la boquilla y que se forman durante la combustión del combustible. Debido a la alta presión en la cámara de combustión, estos gases adquieren cierto impulso, por lo que, según la ley de conservación del impulso, la aeronave recibe un impulso de la misma magnitud, pero de dirección opuesta. Para que el avión no se aleje del aire. Por el contrario, el aire atmosférico es sólo un obstáculo para el movimiento de la aeronave.

2. Algunos estudiantes no pueden dar una respuesta completa y correcta a la pregunta: ¿en qué casos se puede aplicar la ley de conservación del impulso? Es útil recordar los siguientes criterios para su aplicabilidad:

1. el sistema de cuerpos es cerrado, es decir los cuerpos de este sistema no se ven afectados por fuerzas externas;
2. Las fuerzas externas actúan sobre los cuerpos del sistema, pero su suma vectorial es cero.
3. el sistema no está cerrado, pero la suma de las proyecciones de todas las fuerzas externas sobre cualquier eje de coordenadas es igual a cero; entonces la suma de las proyecciones de los impulsos de todos los cuerpos del sistema sobre este eje permanece constante.
4. el tiempo de interacción entre cuerpos es corto (por ejemplo, el tiempo de impacto, disparo, explosión); en este caso, el impulso de fuerzas externas puede despreciarse y el sistema puede considerarse cerrado.

Teoría

Consideremos dos cuerpos pequeños (puntos materiales) que interactúan únicamente entre sí. Según la tercera ley de Newton, la fuerza con la que el primer cuerpo actúa sobre el segundo es igual en magnitud y de dirección opuesta a la fuerza que actúa desde el primer cuerpo sobre el segundo, y estas fuerzas actúan a lo largo de la línea que conecta los puntos materiales. Entonces la segunda ley de Newton para estos cuerpos se escribirá como:

donde y es el incremento en las velocidades del primer y segundo cuerpo a lo largo del tiempo, y y es, respectivamente, la fuerza que actúa desde el segundo cuerpo sobre el primero y viceversa.

Sumemos estas ecuaciones entre sí. La suma de los lados derechos es igual a cero, porque debido a la tercera ley de Newton. Esto significa que la suma de los lados izquierdos de las ecuaciones también es cero. De este modo,

donde es la velocidad del primer y segundo cuerpo al comienzo del intervalo de tiempo y es al final de este intervalo. De esta ecuación obtenemos:

La cantidad igual al producto de la masa de un punto material por su velocidad se llama impulso. Para un sistema de puntos materiales, el impulso total es igual a la suma de los impulsos. Hay que tener en cuenta que el impulso es una cantidad vectorial y, por tanto, en el caso general, los impulsos se suman como vectores, es decir, según la regla del paralelogramo. La ecuación (1) expresa la ley de conservación del impulso para dos puntos materiales que interactúan sólo entre sí. En los lados derecho e izquierdo de la ecuación está el momento total de dos cuerpos en diferentes momentos tiempo, de la ecuación se desprende claramente que este valor permanece sin cambios (es decir, conservado).

Por tanto, la ley de conservación del impulso se puede formular de la siguiente manera: si sólo las fuerzas de interacción entre ellos actúan sobre los cuerpos del sistema (" fuerzas internas"), entonces el impulso total del sistema de cuerpos no cambia con el tiempo, es decir se salva. Esta ley se aplica no sólo a un sistema de 2 cuerpos, como en el ejemplo considerado, sino también a un sistema que consta de cualquier número de cuerpos. Observemos una vez más que el impulso es una cantidad vectorial, por lo que la conservación del impulso total significa conservación no sólo de su magnitud, sino también de su dirección.

La ley de conservación del impulso se cumple cuando un cuerpo se divide en partes y durante un impacto absolutamente inelástico, cuando los cuerpos que chocan se combinan en uno solo. Si la descomposición o el impacto ocurre en un corto período de tiempo, entonces la ley de conservación del impulso se cumple aproximadamente para estos procesos incluso en presencia de fuerzas externas que actúan sobre los cuerpos del sistema desde cuerpos no incluidos en él, porque En poco tiempo, las fuerzas externas no tienen tiempo de cambiar significativamente el impulso del sistema. Si las fuerzas externas tienen una determinada dirección, entonces no se conserva el impulso en sí, sino sus proyecciones sobre los ejes perpendiculares a la fuerza actuante.

Descripción del trabajo

Considere el movimiento de un cuerpo lanzado formando un ángulo con la horizontal. Deje que el cuerpo se lance a una velocidad que forma un ángulo con la horizontal (Fig. 1).

En vuelo, sobre el cuerpo actúa una fuerza de gravedad dirigida verticalmente hacia abajo, por lo que la proyección horizontal de la velocidad no cambia con el tiempo y es igual a .

Deje que el cuerpo se rompa en 2 fragmentos idénticos en el punto superior de la trayectoria, uno de los cuales regresa al punto de lanzamiento a lo largo de la misma trayectoria por la que voló el cuerpo arrojado antes de la desintegración. Durante la desintegración, se cumple la ley de conservación de la proyección horizontal del momento, ya que la fuerza de gravedad se dirige verticalmente. Uno de los fragmentos regresó a su trayectoria anterior. Esto significa que su velocidad inmediatamente después de la descomposición es igual a la velocidad de todo el cuerpo inmediatamente antes de la descomposición. La ley de conservación de la proyección del momento se escribirá entonces de la siguiente manera.