Номер 2, страница 172, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 5. Законы сохранения в механике. Параграф 41. Виды взаимодействия тел - номер 2, страница 172.

Условие.

2. При каком столкновении тел выполняется закон сохранения импульса?

Решение.

2. Решение

Закон сохранения импульса является фундаментальным законом физики, который гласит, что векторная сумма импульсов всех тел замкнутой системы есть величина постоянная. Замкнутой (или изолированной) называют систему тел, на которую не действуют внешние силы, либо равнодействующая всех внешних сил равна нулю.

При столкновении тел силы их взаимодействия (внутренние силы) обычно намного больше любых внешних сил (например, силы тяжести или силы сопротивления воздуха). Кроме того, время самого столкновения $ \Delta t $ очень мало. По этим причинам изменением импульса системы под действием внешних сил за время столкновения, как правило, можно пренебречь. В таком случае систему взаимодействующих тел на время столкновения можно считать замкнутой.

Поскольку условие замкнутости системы не зависит от того, сохраняется ли механическая энергия при столкновении, закон сохранения импульса применим к любым видам столкновений:

• При абсолютно упругом ударе, когда сохраняется и импульс, и кинетическая энергия системы.
• При неупругом ударе, когда импульс сохраняется, а часть кинетической энергии переходит в другие виды энергии (например, в тепловую).
• При абсолютно неупругом ударе, когда тела после столкновения движутся как единое целое с одинаковой скоростью; в этом случае потеря кинетической энергии максимальна, но импульс системы все равно сохраняется.

Таким образом, ключевым условием для выполнения закона сохранения импульса является возможность считать систему тел замкнутой в процессе их взаимодействия (столкновения). Математически для системы из двух тел закон сохранения импульса записывается в виде: $ m_1\vec{v}_1 + m_2\vec{v}_2 = m_1\vec{v}'_1 + m_2\vec{v}'_2 $ где $ m_1, m_2 $ — массы тел, $ \vec{v}_1, \vec{v}_2 $ — их векторные скорости до столкновения, а $ \vec{v}'_1, \vec{v}'_2 $ — их векторные скорости после столкновения.

Ответ: Закон сохранения импульса выполняется при любом столкновении тел (упругом и неупругом), если систему этих тел можно считать замкнутой. Система считается замкнутой, если векторная сумма внешних сил, действующих на нее, равна нулю, или если внешние силы пренебрежимо малы по сравнению с внутренними силами, действующими между телами во время столкновения.