Импульс, Сила и Второй закон Ньютона

Физика > Импульс, Сила и Второй закон Ньютона

В общем виде Второй закона Ньютона выглядит как F = dp/dt.

Задача обучения

• Соотнести Второй закон Ньютона с импульсом и силой.

Основные пункты

• Если в замкнутой системе нет воздействия внешних сил, то импульс остается стабильным.
• Уравнение F = ma выступает частным случаем более обширной формулы второго закона, где масса системы постоянна.
• Импульс сохраняется независимо от внутренней силы и того, насколько сложна сила между частичками.

Термин

• Замкнутая система – не происходит обмена веществом с окружающей средой и нет внешнего воздействия.

В пределах замкнутой системы общий импульс пребывает в стабильном показателе. Этот принцип именуют законом сохранения импульса. Например, у нас есть две контактирующие частички. Третий закон говорит о том, что силы между ними равны и противоположны. Давайте пронумеруем их и получим:

или

Так что полный импульс (p₁ + p₂) остается постоянным. Если скорости частиц были u₁ и u₂ перед взаимодействием, а потом стали v₁ и v₂, то:

Этот закон осуществляется независимо от характера внутренний силы и сложности между частичками. Если есть несколько частиц, то импульс, переданный между каждой парой, добавляется к нулю. Поэтому полноценное изменение импульса также приравнивается к нулю.

Второй закон Ньютона

Как выглядит второй закон Ньютона? Чистая внешняя сила приравнивается к изменению импульса системы, деленной на время изменения. Получаем:

где F_net выступает чистой внешней силой, Δp – изменение импульса, Δt – изменение времени.

Здесь также можно отметить, что формула включает распространенное F_net = ma. Изменение импульса вносится как Δp = Δ(mv). Если масса постоянна, то Δ(mv) = mΔv. Выходит, что для постоянной массы закон выводится как

Так как Δv/Δt = a, то получаем уже знакомое нам F_net = ma, где масса системы выступает стабильной. Такая форма более распространена, потому что применяется к системам, где масса меняется.

В бильярде система шаров может считаться замкнутой. Поэтому полный импульс сохраняется

---