Номер 2, страница 107 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Механика. Глава 4. Законы сохранения в механике. Параграф 20. Импульс тела и второй закон Ньютона. Вопросы - номер 2, страница 107.

Условие.

2. Расскажите об импульсе тела, используя следующую схему: свойство, которое характеризует физическая величина → формула определения → физический смысл величины → единица измерения в СИ → способ измерения (прямой или косвенный) → примеры значений величины

Решение.

Свойство, которое характеризует физическая величина

Импульс тела (также называемый количеством движения) — это векторная физическая величина, которая является мерой механического движения тела. Он характеризует способность тела передавать движение другим телам при взаимодействиях (например, при ударах). Импульс зависит от двух факторов: массы тела и его скорости. Чем больше масса или скорость тела, тем больше его импульс. Направление вектора импульса всегда совпадает с направлением вектора скорости тела.

Ответ: Импульс тела характеризует количество его механического движения.

Формула определения

Импульс тела $\vec{p}$ определяется как произведение массы тела $\text{m}$ на его скорость $\vec{v}$. Формула для определения импульса в векторном виде:

$\vec{p} = m \cdot \vec{v}$

где $\vec{p}$ — вектор импульса, $\text{m}$ — масса тела, а $\vec{v}$ — вектор его скорости.

Ответ: $\vec{p} = m \cdot \vec{v}$.

Физический смысл величины

Физический смысл импульса заключается в том, что он является количественной мерой воздействия, которое движущееся тело может оказать на другие тела при столкновении. Тело с большим импульсом труднее остановить или изменить направление его движения. Согласно второму закону Ньютона в импульсной форме, изменение импульса тела равно импульсу силы, действующей на него: $\Delta\vec{p} = \vec{F} \cdot \Delta t$. Это означает, что для изменения импульса тела на определённую величину требуется приложить к нему силу в течение некоторого времени.

Ответ: Импульс является мерой механического движения, которое одно тело может передать другому при взаимодействии.

Единица измерения в СИ

В Международной системе единиц (СИ) единица измерения импульса выводится из его формулы. Масса измеряется в килограммах (кг), а скорость — в метрах в секунду (м/с). Соответственно, единицей измерения импульса является килограмм-метр в секунду (кг·м/с).

$[p] = [m] \cdot [v] = \text{кг} \cdot \frac{\text{м}}{\text{с}}$

Данная единица эквивалентна ньютон-секунде (Н·с), что следует из формулы изменения импульса.

Ответ: Единица измерения импульса в СИ — кг·м/с.

Способ измерения (прямой или косвенный)

Импульс тела измеряется косвенным способом. Не существует прибора, который мог бы напрямую измерить эту величину. Для нахождения импульса необходимо сначала измерить массу тела (например, с помощью весов) и его скорость (например, с помощью спидометра, радара или путем измерения пройденного пути за определенный промежуток времени). Затем значение импульса вычисляется по формуле $\vec{p} = m \cdot \vec{v}$.

Ответ: Способ измерения импульса — косвенный.

Примеры значений величины

Значения импульса могут охватывать огромный диапазон в зависимости от массы и скорости объекта. Вот несколько примеров:
– Импульс пули массой 10 г (0.01 кг), летящей со скоростью 800 м/с, равен $p = 0.01 \text{ кг} \cdot 800 \text{ м/с} = 8 \text{ кг} \cdot \text{м/с}$.
– Импульс легкового автомобиля массой 1200 кг, движущегося со скоростью 90 км/ч (25 м/с), составляет $p = 1200 \text{ кг} \cdot 25 \text{ м/с} = 30000 \text{ кг} \cdot \text{м/с}$.
– Импульс планеты Земля (масса около $6 \cdot 10^{24}$ кг) при ее движении по орбите со средней скоростью около 30 км/с ($3 \cdot 10^4$ м/с) примерно равен $p \approx 6 \cdot 10^{24} \text{ кг} \cdot 3 \cdot 10^4 \text{ м/с} \approx 1.8 \cdot 10^{29} \text{ кг} \cdot \text{м/с}$.

Ответ: Примеры значений импульса: пуля — $8 \text{ кг} \cdot \text{м/с}$; автомобиль — $30000 \text{ кг} \cdot \text{м/с}$; планета Земля — $1.8 \cdot 10^{29} \text{ кг} \cdot \text{м/с}$.