Номер 3, страница 120 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. § 24. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Глава 1. Законы движения и взаимодействия тел - номер 3, страница 120.

3. Расскажите о ходе опыта, изображённого на рисунке 80. О чём он свидетельствует?

Что называют импульсом тела?

Импульсом тела (или количеством движения) называют физическую векторную величину, равную произведению массы тела на его скорость. Импульс является мерой механического движения тела.

Формула для расчёта импульса тела: $ \vec{p} = m \vec{v} $ где $ \vec{p} $ — вектор импульса тела, $ m $ — масса тела, а $ \vec{v} $ — вектор его скорости.

В Международной системе единиц (СИ) импульс измеряется в килограмм-метрах в секунду (кг·м/с).

Ответ: Импульсом тела называется векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость и характеризующая количество механического движения тела.

2. Что можно сказать о направлениях векторов импульса и скорости движущегося тела?

Направление вектора импульса тела всегда совпадает с направлением вектора его скорости. Это следует непосредственно из определения импульса: $ \vec{p} = m \vec{v} $.

В этой формуле масса $ m $ является скалярной величиной, которая всегда положительна ($ m > 0 $). Умножение вектора (скорости $ \vec{v} $) на положительный скаляр (массу $ m $) приводит к новому вектору (импульсу $ \vec{p} $), который имеет то же направление, что и исходный вектор, а его модуль изменяется в $ m $ раз.

Таким образом, векторы импульса $ \vec{p} $ и скорости $ \vec{v} $ всегда сонаправлены.

Ответ: Вектор импульса движущегося тела всегда сонаправлен вектору его скорости.

3. Расскажите о ходе опыта, изображённого на рисунке 80. О чём он свидетельствует?

Поскольку изображение рисунка 80 отсутствует, опишем классический опыт, демонстрирующий закон сохранения импульса, который, вероятно, и был изображён. Чаще всего для этого используют две тележки на воздушной подушке или на рельсах с малым трением.

Ход опыта:

1. Подготовка: На горизонтальный трек (например, рельс на воздушной подушке, чтобы минимизировать трение) устанавливают две тележки известных масс $m_1$ и $m_2$. С помощью датчиков (например, фотоворот) можно измерить скорости тележек до и после их взаимодействия.

2. Проведение: Одной тележке (например, первой) сообщают начальную скорость $ \vec{v_1} $ и направляют её на вторую тележку, которая находится в покое ($ \vec{v_2} = 0 $).

3. Взаимодействие: Тележки сталкиваются. В зависимости от устройства их бамперов, они могут либо сцепиться и двигаться дальше как единое целое (абсолютно неупругий удар), либо оттолкнуться друг от друга (упругий или частично упругий удар).

4. Измерения: С помощью датчиков измеряют скорости тележек $ \vec{u_1} $ и $ \vec{u_2} $ сразу после столкновения.

Результаты и вывод:

Расчёты показывают, что суммарный импульс системы двух тележек до взаимодействия, равный $ \vec{p}_{до} = m_1\vec{v_1} + m_2\vec{v_2} $, с высокой точностью равен суммарному импульсу системы после взаимодействия, равному $ \vec{p}_{после} = m_1\vec{u_1} + m_2\vec{u_2} $.

$ m_1\vec{v_1} + m_2\vec{v_2} = m_1\vec{u_1} + m_2\vec{u_2} $

Этот опыт свидетельствует о выполнении закона сохранения импульса: в замкнутой системе тел векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остаётся постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.

Ответ: Опыт (вероятнее всего, со сталкивающимися тележками) демонстрирует, что полный импульс системы тел до взаимодействия равен полному импульсу системы тел после взаимодействия. Это свидетельствует о справедливости закона сохранения импульса для замкнутых систем.

4. Что означает утверждение о том, что несколько тел образуют замкнутую систему?

Утверждение, что несколько тел образуют замкнутую (или изолированную) систему, означает, что эти тела взаимодействуют только друг с другом, а внешние силы, действующие на них, либо отсутствуют, либо их векторная сумма равна нулю (то есть они скомпенсированы).

В такой системе на любое из тел могут действовать силы со стороны других тел системы (внутренние силы), но никакие тела извне системы не оказывают на них воздействия. Понятие замкнутой системы является идеализацией, но оно очень полезно в физике. На практике система считается замкнутой, если внешние силы пренебрежимо малы по сравнению с внутренними силами (например, при взрыве снаряда или столкновении автомобилей), или если рассматривается движение в направлении, перпендикулярном скомпенсированным внешним силам (например, движение тележек по горизонтальному столу, где сила тяжести скомпенсирована силой реакции опоры).

Главное свойство замкнутой системы — для неё выполняется закон сохранения импульса.

Ответ: Это означает, что тела взаимодействуют только между собой, а действие на них сил со стороны других тел, не входящих в эту систему, отсутствует или скомпенсировано (их равнодействующая равна нулю).