Закон сохранения импульса

Законы сохранения не зависят от характера действующих сил, что позволяет использовать их даже тогда, когда силы вообще неизвестны.

Привлечение законов сохранения очень часто позволяет получить решение наиболее простым путем. Поэтому при решении новых задач обычно

принято придерживаться следующего порядка: прежде всего один за другим применяют соответствующие законы сохранения и, только убедившись, что этого недостаточно, переходят затем к решению с помощью уравнений движения.

2

Механическая система - это совокупность тел, выделенных нами для рассмотрения.

Внутренние и внешние силы Внутренние силы - силы, с кото-

ют тела сис-

.

действуют со сто- входящих в систему.

Замкнутая система - это система, на которую внешние силы не действуют.

4

Импульс системы материальных точек - это векторная сумма импульсов всех

материальных точек, входящих в систему

где - импульс частицы. Импульс системы - величина аддитивная, т. е. импульс системы равен сумме

импульсов ее отдельных частей независимо от того, взаимодействуют они между собой или нет.

5

Продифференцируем последнее соотношение по времени:

где - силы, действующие на частицу со стороны других частиц системы, которые называют внутренние силы; - сила, действующая на эту же частицу со стороны других тел, не входящих в рассматриваемую систему, т.е. равнодействующая внешних сил. Подставив последнее выражение в предыдущее, получим

6

В этом равенстве двойная сумма справа - это сумма всех внутренних сил. В соответствии с третьим законом Ньютона силы взаимодействия между частицами системы попарно одинаковы по модулю и противоположны по направлению. Поэтому

результирующая сила в каждой паре взаимодействия

равна нулю, а значит, равна нулю и векторная сумма всех внутренних сил. В результате последнее уравнение принимает следующий вид:

– результирующая всех внешних сил .

7

Это уравнение означает: производная импульса системы по времени равна векторной сумме всех внешних сил, действующих на частицы системы.

При этом импульсы отдельных частиц или частей замкнутой системы могут меняться со временем. Однако эти изменения всегда происходят так, что приращение импульса одной части системы равно убыли импульса оставшейся части системы.

Обнаружив в некоторой системе приращение импульса, можно утверждать, что это приращение произошло за счет убыли импульса в окружающих телах.

8

Импульс может сохраняться и у незамкнутой системы при условии, что результирующая всех внешних сил равна нулю.

Кроме того, у незамкнутой системы может

Например, при движении системы в однородном поле сил тяжести сохраняется проекция ее импульса на любое горизонтальное направление, при любых внутренних процессах в системе.

9

Пример 1. На поверхности озера покоится узкий

Сопротивление воды пренебрежимо мало. Найдем перемещение плота относительно берега.

Результирующая всех внешних сил, действующих на систему человек - плот, равна нулю, а поэтому импульс этой системы меняться не будет, оставаясь равным нулю в процессе движения:

где и - скорости плота и человека относительно берега.

10