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(知识点)动量定理解曲线运动问题

更新时间:2023-06-02 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

动量定律是力对时间的累积效应,它改变了物体的动量。 它的应用范围很广。 其研究对象可以是单个对象,也可以是对象系统; 它不仅适用于恒力的情况,也适用于变力的情况,特别是在解决打击、碰撞等作用时间短、作用力大小​​随时间变化的问题时,动量定律比牛顿定理方便得多。bf5物理好资源网(原物理ok网)

1.用动量定律解释生活中的现象bf5物理好资源网(原物理ok网)

【例1】垂直放置的粉笔压在纸币的一端。 如果要从粉笔下面拉出纸条,又要保证粉笔不掉下来,是慢慢小心地拉出纸条,还是迅速拉出纸条? 解释为什么。bf5物理好资源网(原物理ok网)

【分析】纸币从粉笔下方拉出,粉笔受纸币滑动摩擦力μmg影响,方向为沿纸币拉出方向。 无论纸币是快拉还是慢拉,粉笔在水平方向上受到的摩擦力大小都是一样的。 在拉出纸币的过程中,粉笔受到摩擦力的时间用t表示动量定理应用条件,摩擦力对粉笔的冲量为μmgt,粉笔处于静止状态,初始动量为零,且粉笔的最终动量由 mv 表示。 根据动量定律:μmgt=mv。bf5物理好资源网(原物理ok网)

如果顺利拉出钞票,说明钞票在粉笔上的作用时间比较长,粉笔受到钞票摩擦力的动量比较大,粉笔的动量变化很大,并且粉笔的底部获得了一定的速度。 由于惯性,粉笔的下端还没动,粉笔就倒了。bf5物理好资源网(原物理ok网)

如果在很短的时间内将纸条拉出,纸条对粉笔的摩擦冲量极小,粉笔的动量几乎没有变化。 粉笔的动量变化很小,粉笔几乎不动,粉笔也不会掉下来。bf5物理好资源网(原物理ok网)

2.利用动量定律解决曲线运动问题bf5物理好资源网(原物理ok网)

[例2] 质量为1kg的物体以速度v0水平抛出。 如果抛出5s后没有落地,与其他物体发生碰撞,求5s内其动量的变化。 (g=10m/s2)。bf5物理好资源网(原物理ok网)

【解析】如果这道题是求最终动量,然后求它与初始动量的向量差,会异常复杂。 因为被抛平的物体只受重力,是一个恒定的力,所以动量的变化等于重力的冲量。则Δp=Ft=mgt=1×10×5=50kg·m/s。bf5物理好资源网(原物理ok网)

注:①用Δp=mv-mv0求Δp时,初速度和终速度必须在同一直线上。 如果不是,就要考虑用向量定律或动量定律Δp=Ft来求解Δp。 ②用I=F·求t的冲量,F必须是恒力。 若F为变力,则必须利用动量定律I=Δp求解I。bf5物理好资源网(原物理ok网)

3.利用动量定律解决撞击碰撞问题bf5物理好资源网(原物理ok网)

动量守恒定律应用_动量守恒定律条件_动量定理应用条件bf5物理好资源网(原物理ok网)

撞击和碰撞过程中的相互排斥通常不是一个恒定的力。 利用动量定律,我们只能讨论初末态的动量和排斥力的冲量。 为什么要讨论每个时刻力的大小和加速度的大小。bf5物理好资源网(原物理ok网)

【例3】蹦床是运动员在紧绷的弹性网上跳跃、翻滚和做各种空中动作的体育项目。 一名体重 60kg 的运动员从距水平网面 3.2m 的高度自由落下。 垂直方向跳回距水平网面1.8m的高度。 已知运动员与球网的接触时间为1.4s。 尝试找出网对运动员的平均冲击力。 (取g=10m/s2)bf5物理好资源网(原物理ok网)

【解析】通过V^2=2ghbf5物理好资源网(原物理ok网)

净小时费率的大小为bf5物理好资源网(原物理ok网)

|V0|=根号(2gh0)=根号(2*10*3.2)=8m/sbf5物理好资源网(原物理ok网)

以向下为正,V0=-8m/sbf5物理好资源网(原物理ok网)

离网速度V=根号(2gh)=根号(2*10*5)=10m/sbf5物理好资源网(原物理ok网)

F-mg=ma=m(V-Vo)/t=60*[(10-(-8)]/1.2=900bf5物理好资源网(原物理ok网)

这个力的大小F=mg+ma=60*10+900=1500Nbf5物理好资源网(原物理ok网)

4.利用动量定律解决连续流体的作用问题bf5物理好资源网(原物理ok网)

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在日常生活和生产中,经常涉及到流体的连续相互作用,使用常规的分析技术很难做到。 若建立柱子微元模型,用动量定律分析求解,曲径通幽,“柳暗花明又一村”。bf5物理好资源网(原物理ok网)

【例4】一艘宇宙飞船在太空中以v=10km/s的速度飞行,突然走进一个密度为ρ=1×10-7kg/m3的微陨石尘区,假设微陨石尘与飞船相撞附在飞船上. 为保持飞船原有速度不变,应将飞船螺旋桨的推力降低多少? (已知航天器的正截面积为S=2m2)bf5物理好资源网(原物理ok网)

【分析】选取在时间Δt内与航天器相撞的微陨石尘作为研究对象,其质量应等于底面积为S、高度为vΔt的垂直柱内微陨石的质量,即m=ρSvΔt,初始动量为 0,最终动量为 mv。 假设宇宙飞船对微陨石的斥力为F,由动量定律求得,则。 根据牛顿第三定理可知,微陨石对航天器的冲击力也等于20N。 因此,飞船要保持原来的速度动量定理应用条件,匀速飞行,加速器的推力要减小20N。bf5物理好资源网(原物理ok网)

5.动量定律的应用可以推广到物体系统bf5物理好资源网(原物理ok网)

虽然系统中各个物体的运动各不相同,但作用在各个物体上的冲量之和仍等于各个物体总动量的变化。bf5物理好资源网(原物理ok网)

【例5】质量为M的金属块和质量为m的铁块用一根细线连接在一起。 它们从静止开始以加速度 a 沉入水底。 时间t1后,细线断裂,金属块与铁块分离。 时间t2后铁块停止下沉,此时金属块的速度是多少? (据了解,此时金属块还没有到达底部。)bf5物理好资源网(原物理ok网)

【解析】不管细线断不断,外力合力不变(即两者的重力和浮力相同,细线的拉力属于内力)bf5物理好资源网(原物理ok网)

根据动量定律,合外力为(M+m)a,是常数bf5物理好资源网(原物理ok网)

因此,合成外力的冲量为(M+m)a(t+t')bf5物理好资源网(原物理ok网)

等于系统中各个物体动量的变化,即MV(因为铁块在初末状态的动量不变),所以(M+m)a(t+t' )=MV, V=(M+m)a( t+t')/Mbf5物理好资源网(原物理ok网)

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