что такое система тел замкнутая система тел

Замкнутая система тел

Изолированная система (замкнутая cистема) — термодинамическая система, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией. В термодинамике постулируется (как результат обобщения опыта), что изолированная система постепенно приходит в состояние термодинамического равновесия, из которого самопроизвольно выйти не может (нулевое начало термодинамики).

Адиабатически изолированная система — термодинамическая система, которая не обменивается с окружающей средой ни теплотой, ни веществом. Изменение внутренней энергии такой системы равно производимой над ней работе. Всякий процесс в адиабатически изолированной системе называется адиабатическим процессом.

На практике адиабатическая изоляция достигается заключением системы в адиабатическую оболочку (например, сосуд Дьюара).

Смотреть что такое «Замкнутая система тел» в других словарях:

Замкнутая система — (генная инженерия) в генной инженерии система осуществления генно инженерной деятельности, при которой генетические модификации вносятся в организм или генно инженерно модифицированные организмы, обрабатываются, культивируются, хранятся,… … Википедия

ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА — (1) в механике система тел, на которые не действуют внешние силы, т. е. силы, приложенные со стороны других, не входящих в рассматриваемую систему тел; (2) в термодинамике система тел, которая не обменивается с внешней средой ни энергией, ни… … Большая политехническая энциклопедия

ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА — 1) 3. с. в механике система тел, на к рые не действуют внеш. силы, т. е. силы, прилож. со стороны др., не входящих в рассматриваемую систему тел. 2) 3. с. в термодинамике система тел, к рая не обменивается с внеш. средой ни энергией, ни в вом. Др … Большой энциклопедический политехнический словарь

Электрически замкнутая система — Классическая электродинамика Магнитное поле соленоида Электричество · Магнетизм Электростатика Закон Кулона … Википедия

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА — совокупность тел, могущих обмениваться между собой и с др. телами ( внешней средой ) энергией и в вом. Для Т. с. справедливы законы термодинамики. Т. с. является любая система, обладающая очень большим числом степеней свободы (напр., система,… … Большой энциклопедический политехнический словарь

ТЕРМОДИНАМИКА — наука о наиб. общих св вах макроскопич. физ. систем, находящихся в состоянии термодинамич. равновесия, и о процессах перехода между этими состояниями. Т. строится на основе фундам. принципов (начал), к рые явл. обобщением многочисл. наблюдений и… … Физическая энциклопедия

Олимпиадные задачи по физике — задачи повышенной трудности, предлагающиеся школьникам на физических олимпиадах различного уровня. По определению, знаний, содержащихся в стандартном школьном курсе физики и математики, должно быть достаточно для решения таких задач. Трудность же … Википедия

Электрический заряд — q, Q Размерность T I … Википедия

Источник

Закон cохранения импульса

9 класс, 10 класс, ЕГЭ/ОГЭ

Импульс: что это такое

Как-то раз Рене Декарт (это который придумал ту самую декартову систему координат) решил, что каждый раз считать силу, чтобы описать процессы — как-то лень и сложно.

Для этого нужно ускорение, а оно не всегда очевидно. Тогда он придумал такую величину, как импульс. Импульс можно охарактеризовать, как количество движения — это произведение массы на скорость.

Импульс тела

→ →
p = mv

p — импульс тела [кг*м/с]

Закон сохранения импульса

В физике и правда ничего не исчезает и не появляется из ниоткуда. Импульс — не исключение. В замкнутой изолированной системе (это та, в которой тела взаимодействуют только друг с другом) закон сохранения импульса звучит так:

Закон сохранения импульса

Векторная сумма импульсов тел в замкнутой системе постоянна

А выглядит — вот так:

Закон сохранения импульса

→ → →
p1 + p2 + … + pn = const

p — импульс тела [кг*м/с]

Простая задачка

Мальчик массой m = 45 кг плыл на лодке массой M = 270 кг в озере и решил искупаться. Остановил лодку (совсем остановил, чтобы она не двигалась) и спрыгнул с нее с горизонтально направленной скоростью 3 м/с. С какой скоростью станет двигаться лодка?

Решение:

Запишем закон сохранения импульса для данного процесса.

p0 — это импульс системы мальчик + лодка до того, как мальчик спрыгнул,

p1 — это импульс мальчика после прыжка,

p2 — это импульс лодки после прыжка.

Изобразим на рисунке, что происходило до и после прыжка.

Если мы спроецируем импульсы на ось х, то закон сохранения импульса примет вид
0 = p1 — p2
p1 = p2

Подставим формулу импульса.
mV1 = MV2

Выразим скорость лодки V2:
V2 = mV1/M

Подставим значения:
V2 = 45*3/270 = 3/6 = ½ = 0,5 м/с

Ответ: скорость лодки после прыжка равна 0,5 м/с

Задачка посложнее

Решение: Для данной системы выполняется закон сохранения импульса:

Импульс системы до удара — это сумма импульсов тел, а после удара — импульс «получившегося» в результате удара тела.

Спроецируем импульсы на ось х:

После неупругого удара получилось одно тело массы m1 + m2, которое движется с искомой скоростью:

m1v1 — mv2 = (m1 + m2) v

Отсюда находим скорость тела, образовавшегося после удара:

v = (m1v1 — mv2)/(m1 + m2)

Переводим массу в килограммы и подставляем значения:

В результате мы получили отрицательное значение скорости. Это значит, что в самом начале на рисунке мы направили скорость после удара неправильно.

Знак минус указывает на то, что слипшиеся тела двигаются в сторону, противоположную оси X. Это никак не влияет на значение получившееся значение.

Ответ: скорость системы тел после соударения равна v = 0,2 м/с.

Второй закон Ньютона в импульсной форме

Второй закон Ньютона в импульсной форме можно получить следующим образом. Пусть для определенности векторы скоростей тела и вектор силы направлены вдоль одной прямой линии, т. е. движение прямолинейное.

Запишем второй закон Ньютона, спроецированный на ось х, сонаправленную с направлением движения и ускорением:

Применим выражение для ускорения

Полученное выражение является пропорцией. Применив основное свойство пропорции, получим такое выражение:

В правой части находится Δv =v —v0 — это разница между конечной и начальной скоростью.

Преобразуем правую часть

Раскрыв скобки, получим

Заменим произведение массы и скорости на импульс:

То есть, вектор Δv⋅m – это вектор Δp.

Тогда второй закон Ньютона в импульсной форме запишем так

Вернемся к векторной форме, чтобы данное выражение было справедливо для любого направления вектора ускорения.

Задачка про белку отлично описывает смысл второго закона Ньютона в импульсной форме

Белка с полными лапками орехов сидит на гладком горизонтальном столе. И вот кто-то бесцеремонно толкает ее к краю стола. Белка понимает законы Ньютона и предотвращает падение. Но как?

Решение:

Чтобы к белке приложить силу, которая будет толкать белку в обратном направлении от края стола, нужно создать соответствующий импульс (вот и второй закон Ньютона в импульсной форме подъехал).

Ну, а чтобы создать импульс, белка может выкинуть орехи в сторону направления движения — тогда по закону сохранения импульса ее собственный импульс будет направлен против направления скорости орехов.

Реактивное движение

В основе движения ракет, салютов и некоторых живых существ: кальмаров, осьминогов, каракатиц и медуз — лежит закон сохранения импульса. В этих случаях движение тела возникает из-за отделения какой-либо его части. Такое движение называется реактивным.

Яркий пример реактивного движения в технике — движение ракеты, когда из нее истекает струя горючего газа, которая образуется при сгорании топлива.

Сила, с которой ракета действует на газы, равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой газы отталкивают от себя ракету:

Сила F2 называется реактивной. Это та сила, которая возникает в процессе отделения части тела. Особенностью реактивной силы является то, что она возникает без взаимодействия с внешними телами.

Закон сохранения импульса позволяет оценить скорость ракеты.

mг vг = mр vр,
где mг — это масса горючего,

vг — скорость горючего,

vр — скорость ракеты.

Отсюда можно выразить скорость ракеты:

Скорость ракеты при реактивном движении

vр = mг vг / mр
mг — это масса горючего [кг]

vг — скорость горючего [м/с]

mр — масса ракеты [кг]

v р — скорость ракеты [м/с]

Эта формула справедлива для случая мгновенного сгорания топлива. Мгновенное сгорание — это теоретическая модель. В реальной жизни топливо сгорает постепенно, так как мгновенное сгорание приводит к взрыву.

Источник

Содержание:

Замкнутая система:

В общей научной картине природы группа объектов, связанных общими свойствами и условно изолированных от внешней среды, рассматривается как замкнутая система.

Что такое замкнутая система

Замкнутая система — это система тел, при данных условиях взаимодействующих только друг с другом и не взаимодействующих с другими телами (равнодействующая внешних сил равна нулю). В замкнутых системах выполняются законы сохранения.

Карта замкнутой системы:

Закон сохранения импульса. Импульс является одной из физических величин, обладающих свойством сохранения. Это свойство состоит в том, что при взаимодействии тел только друг с другом сумма их импульсов не меняется, полный импульс системы остается постоянным.

Полным импульсом системы называется геометрическая сумма импульсов всех тел, из которых состоит система.

В результате взаимодействия тел их импульсы меняются. Как образец исследуем взаимодействие двух тел.

Обозначим импульс первого тела до взаимодействия

Учитывая, что равно изменению импульса первого тела, a — изменению импульса второго тела (см: 2.3 тема), получаем:

Изменения импульсов двух тел, произошедшие в результате их взаимодействия, равны по модулю и противоположны по направлению.

После преобразований получается, что векторная (геометрическая) сумма импульсов двух тел, взаимодействующих между собой, остается неизменной:

Обобщая последнее выражение для замкнутой системы, состоящей из тел, получим закон сохранения импульса:

Векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной:

Столкновение двух тел

Результатом столкновения двух тел является деформация и изменение их импульсов вследствие действия возникающих сил упругости. Различают два идеализированных вида столкновения: абсолютно упругое и абсолютно неупругое столкновение.

Абсолютно упругое столкновение

Где и — массы шаров, составляющих замкнутую систему; и — начальные скорости шаров до столкновения, и — конечные скорости шаров после столкновения.

Частный случай: абсолютно упругое столкновение шарика со стеной. Предположим, что шарик сталкивается со стеной под углом (b). Сила реакции, возникающая во время удара, перпендикулярна плоскости стены. Так как проекция силы реакции на ось равна нулю, то в направлении этой оси на шарик эта сила не действует (действие силы тяжести не учитывается), следовательно, проекция импульса сохраняется. Изменяется проекция

Где — угол между направлением импульса (скорости) и плоскостью стены. Так как то модуль изменения импульса этого столкновения будет равен:

или

Абсолютно неупругое столкновение

Возникающая при абсолютно неупругом столкновении деформация полностью сохраняется. В это время полная механическая энергия не сохраняется, некоторая её часть превращается во внутреннюю энергию системы. После абсолютно неупругого столкновения двух тел оба эти тела, «прилипнув» друг к другу, или движутся с общей скоростью, или покоятся.

Таким образом, закон сохранения импульса при абсолютно неупругом столкновении двух тел, образующих замкнутую систему, можно записать:

Где — приобретенная после абсолютно неупругого столкновения общая скорость двух тел, образующих замкнутую систему. Определим эту скорость из выражения (3.6):

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник

ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА

Смотреть что такое «ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА» в других словарях:

замкнутая система — [среда] применения (штриховое кодирование): Система [среда] с применением штрихового кодирования, предназначенная для использования обособленной группой пользователей. Примечание Обычно такая система представляет собой группу пользователей в… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Замкнутая система — (генная инженерия) в генной инженерии система осуществления генно инженерной деятельности, при которой генетические модификации вносятся в организм или генно инженерно модифицированные организмы, обрабатываются, культивируются, хранятся,… … Википедия

замкнутая система — система с обратной связью — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] замкнутая система закрытая система Система, изолированная от внешней среды. Конечно,… … Справочник технического переводчика

ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА — см. Система экологическая замкнутая. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989 … Экологический словарь

ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА — ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА, то же, что изолированная система (см. ИЗОЛИРОВАННАЯ СИСТЕМА) … Энциклопедический словарь

ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА — (1) в механике система тел, на которые не действуют внешние силы, т. е. силы, приложенные со стороны других, не входящих в рассматриваемую систему тел; (2) в термодинамике система тел, которая не обменивается с внешней средой ни энергией, ни… … Большая политехническая энциклопедия

ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА — то же, что изолированная система. Физическая энциклопедия. В 5 ти томах. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988 … Физическая энциклопедия

ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА — элементов, замкнутая система функций, система элементов jn некоторого линейного нормированного пространства Нтакая, что любой элемент можно сколь угодно точно приблизить в метрике пространства Нконечной линейной комбинацией элементов из этой… … Математическая энциклопедия

замкнутая система — uždaroji sistema statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminė sistema, kuri su aplinka arba kitomis sistemomis nesikeičia medžiaga. atitikmenys: angl. closed system vok. geschlossenes System, n; System mit Rückführung … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

замкнутая система — uždaroji sistema statusas T sritis chemija apibrėžtis Termodinaminė sistema, kuri nesikeičia medžiaga su aplinka. atitikmenys: angl. closed system rus. закрытая система; замкнутая система … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

замкнутая система — uždaroji sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. closed system vok. abgeschlossenes System, n; geschlossenes System, n rus. замкнутая система, f pranc. système fermé, m … Fizikos terminų žodynas

Источник

Закон сохранения импульса

Конспект по физике для 8 класса «Закон сохранения импульса». Что такое замкнутая система. Как формулируется закон сохранения импульса.

Закон сохранения импульса

ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА ТЕЛ

Между телами системы действуют некоторые силы. Например, в системе соударяющихся тел — силы упругости, в системе «пушка — снаряд» — силы, создаваемые пороховыми газами.

Кроме сил, действующих между телами системы (внутренние силы), на тела могут действовать ещё силы со стороны тел, не принадлежащих системе (внешние силы).

Однако в ряде случаев всеми внешними силами можно пренебречь. Поэтому часто движения системы тел рассматриваются в предположении, что внешние силы отсутствуют.

Если два или несколько тел взаимодействуют только между собой (т. е. не подвергаются воздействию внешних сил), то эти тела образуют замкнутую систему.

При изучении движения соударяющихся биллиардных шаров надо понимать, что на них действуют сила тяжести и сила упругости стола. Однако для каждого шара обе эти силы уравновешивают друг друга и не влияют на характер движения шара. Именно поэтому шары можно рассматривать как замкнутую систему.

ИЗМЕНЕНИЕ ИМПУЛЬСА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ТЕЛ

Пусть два взаимодействующих тела массой m₁ и m₂ образуют замкнутую систему. Запишем для них формулу третьего закона Ньютона:

Обозначим время, в течение которого тела взаимодействовали, Δt. Если до начала взаимодействия тела имели скорости υ ₀₁ и υ ₀₂, а после взаимодействия — скорости их υ ₁ и υ ₂, то импульсы сил будут соответственно равны

Выразим из этих соотношений F₁ и F₂ и подставим их в формулу (1). Проведя простейшие преобразования, получим

Здесь p ₀₁ + p ₀₂ — суммарный импульс шаров до их взаимодействия, p ₁ + p ₂ — суммарный импульс после взаимодействия.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА

Из соотношения (2) видно, что, хотя импульс каждого из шаров при взаимодействии изменился, векторная сумма их импульсов после взаимодействия осталась такой же, как и до взаимодействия.

Таким образом, можно сформулировать закон сохранения импульса: векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остаётся постоянной при любых движениях и взаимодействиях тел этой системы. Этот закон можно сформулировать иначе: внутренние силы не изменяют суммарный импульс системы.

Закон сохранения импульса выполняется всегда, независимо от того, как взаимодействовали тела системы. Их взаимодействие может быть как долгим, так и кратковременным. Тела при взаимодействии могут соприкасаться или нет.

Из закона сохранения импульса следует, что если два тела, составляющие замкнутую систему, покоились до начала взаимодействия, то суммарный импульс системы останется равным нулю и после взаимодействия.

Пробирка с водой, закрытая пробкой, подвешена на нитях. Если при помощи горелки начать нагревать воду в пробирке, то через некоторое время она закипит. Тогда пробка вылетит из пробирки в одном направлении, а сама пробирка отклонится в противоположную сторону. В этом случае можно говорить о явлении отдачи.

Обозначим массы пробирки и пробки m₁ и m₂, а их скорости υ ₁ и υ ₂ соответственно. Так как вначале система «пробирка — пробка» покоилась, то по закону сохранения импульса можно записать:

Направим ось X по направлению движения пробирки. Тогда проекция скорости пробирки будет положительной, а проекция скорости пробки — отрицательной.

Закон сохранения импульса для проекций скоростей будет выглядеть следующим образом:

Если в качестве замкнутой системы рассмотреть одно-единственное тело, то в этом случае закон сохранения импульса означает, что в отсутствие сил, действующих на тело, его импульс остаётся постоянным (скорость тела не меняется). Это означает выполнение первого закона Ньютона, или закона инерции.

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Закон сохранения импульса».

Источник