Количество движения (импульс силы)

Количество движения (импульс силы) это векторная физическая характеристика движения тела, которая определяется как произведение массы тела на его скорость.

Это означает, что чем больше масса тела или скорость его движения, тем больше будет импульс. Импульс может быть положительным или отрицательным, в зависимости от направления движения тела.

Импульс тела является важным показателем его взаимодействия с другими телами. Чем больше импульс, тем больший эффект он оказывает на другие тела при столкновении или взаимодействии.

Кроме того, импульс также обладает законом сохранения, что означает, что его значение остается постоянным в отсутствие внешних сил.

Момент количества движения

Закон сохранения момента количества движения. Для точки с массой т, равномерно двигающейся по окружности со скоростью υ, величина l.

Равная произведению количества движения p—mυ (эту величину называют также импульсом точки) на радиус r окружности, называется моментом количества движения или моментом импульса точки:

l = mυr. 

Момент импульса есть вектор, приложенный в центре окружности, перпендикулярно ее плоскости и направленный в соответствии с направлением движения точки по правилу буравчика (рис. 2).

Как определить количество движения

Определим момент количество движения L для тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Для каждой из материальных точек, составляющих тело, момент количества движения

l = mυr = тωr² = jω.

Суммируя для всего тела:

L = Σjω = Jω,

т. е. количество движения тела относительно оси, называемый также собственным моментом вращения, может быть выражен как произведение момента инерции тела на его угловую скорость.

Он является вектором, точка приложения и направления которого аналогичны с вектором момента М силы.

Теперь представим основное уравнение для вращательного движения в виде:

М∆t = J∆ω

или, подводя постоянную величин; момента инерции J под знак приращения, запишем:

М∆t = ∆(Jω)

Величина М∆t называется импульсом момента сил, приложенных к телу, а ∆(Jω) = ∆L есть изменение момента количества движения тела.

Приведенное равенство показывает:

Что изменение момента количества движения вращающегося тела численно равно импульсу момента приложенных к нему сил.

Законом сохранения момента количества движения

Если общий момент сил, действующих на вращающееся тело, равен нулю М = 0, то равно нулю и изменение момента количества движения

∆ (Jω) = 0,

т. е. момент количества движения остается постоянным: L = Jω = const.

Это следствие называется законом сохранения момента количества движения:

Если момент внешних сил, действующих на вращающееся тело, равняется нулю, его момент количества движения остается неизменным.

Если в этих условиях изменяется момент инерции тела, то соответственно изменяется и его угловая скорость.

Это явление используется, например, при вращательных движениях человека в спорте, акробатике и т. п.

Изменяя в процессе вращения позу и соответственно момент инерции относительно оси вращения, можно регулировать скорость вращения.

Опыт демонстрируется на скамье Жуковского (площадка, легко вращающаяся вокруг вертикальной оси).

Если, вращаясь с определенной скоростью, человек поднимает руки в стороны, то скорость его уменьшается, если опустит, то скорость увеличивается (рис.).

Быстрые ответы?