2015-05-13
1013
Рассмотрим изолированную систему, состоящую из п материальных точек. Понятие изолированной системы будет рассмотрено в теме 6. Здесь, однако, оговоримся, что понятие изолированной системы условно. Следует это из невозможности полностью изолировать систему от окружающей среды. Материальные точки системы находятся в состоянии постоянного взаимодействия. Сталкиваясь друг с другом, они изменяют свой импульс. При этом, согласно третьему закону Ньютона, силы, действующие между этими точками, будут равны по модулю и противоположны по направлению. Таким образом, геометрическая сумма сил взаимодействия между материальными точками равна нулю. Рассматривая взаимодействие тел в течение бесконечно малого промежутка времени dt, получим
где 
— импульс системы. Это значит, что векторная сумма импульсов всех тел постоянна во времени.
Любое из приведенных выражений следует рассматривать как закон сохранения импульса: импульс изолированной системы есть величина постоянная. Закон справедлив для любого промежутка времени. Закон сохранения импульса справедлив не только в классической, но и в квантовой механике. Следовательно, этот закон принадлежит к числу фундаментальных (универсальных) физических законов.
|
|
|
Закон сохранения импульса является следствием свойств симметрии пространства, его однородности. Однородность пространства состоит в том, что физические свойства изолированной системы не зависят от выбора положения начала координат инерциальной системы отсчета.
Иллюстрацией закона сохранения импульса могут быть:
1.Явление откатки (отдачи) орудия (ружья) при выстреле. Здесь систему «орудие — снаряд» можно считать изолированной. Поскольку при выстреле компоненты системы снаряд и орудие разлетаются только вдоль общей кривой, то для векторов скоростей снаряда v и орудия v0 закон сохранения импульса имеет вид mv + movo = 0, где т и щ — массы снаряда и орудия;
2.Явление «непрерывной отдачи», происходящее в реактивном двигателе. В этом случае изолированной системой являются летательный аппарат с двигателем и вытекающий из его сопла поток газообразных продуктов сгорания. Очевидна аналогия с предыдущим примером: летательный аппарат как орудие, непрерывно стреляющее струей газов. Однако в отличие от выше рассмотренного случая масса летательного аппарата уменьшается по мере расходования горючего. Но если иметь в виду ракету, то это единственное устройство, способное приходить в движение и изменять траекторию без опоры, то есть без посредства внешней среды. Поэтому реактивный двигатель является единственно возможным для космических аппаратов.
Реактивно перемещаются медузы, спруты, моллюски, кальмары (до 70 км/ч). Природным реактивным снарядом является «бешеный огурец», растущий в Южном Крыму;
3. Центральный абсолютно неупругий удар двух шаров. Шары с разной скоростью движутся в одном направлении. После соударения они движутся как единое целое.
