poduszki powietrzne
Transkrypt
poduszki powietrzne
Fizyka 1 Wydział IŚ / OŚ Druga zasada dynamiki Newtona Zasada zachowania pędu i jej konsekwencje zderzenia bungee jumping poduszki powietrzne r r p = mv r r r r r dv d (mv ) dp F = ma = m = = dt dt dt r r dp F = dt 2-ga zasada dynamiki prawa ping-ponga bilard jak zważyć uśpionego misia na lodzie? Popęd siły r r dp = Fdt Zmiana pędu = popęd siły Zmniejszenie pędu w dłuższym czasie - zapaśnik upadający na matę - skok na zgięte kolana (10- 20 razy dłuższy czas upadku niż na sztywne nogi) - bungee jumping mV F t Zmiana pędu w dużym czasie mV Ft Zmiana pędu w krótkim czasie Pęd nabyty w czasie lotu musi być wytracony przez równy mu popęd siły - bieg, taniec (podłoga drewniana a betonowa) - siatka bezpieczeństwa Zbicie jajka: upadek na gąbkę i podłogę dłuższy czas kompensuje mniejszą siłę M.Mulak / IF PWr - łapanie piłki, uniki boksera etc. - poduszki powietrzne 1 Fizyka 1 Wydział IŚ / OŚ Zmniejszenie pędu w krótkim czasie ZASADA ZACHOWANIA PĘDU Jeżeli na jakiś układ ciał nie działają siły (oddziaływania) zewnętrzne, wtedy układ ten ma stały pęd. Karateka wywiera duży popęd siły w bardzo krótkim czasie, przez co wartość siły jest duża Odbicie lub: Pęd układu może zmienić tylko siła działająca z zewnątrz układu. Turbiny o zakrzywionych łopatkach Przykład: 2 oddziałujące masy r r (m1 ) : dp1 = F12dt r r (m2 ) : dp2 = F21dt ( Przykład: zbiorowisko gwiazd r r r r r r ptot = p1 + p2 + p3 + ... + pi + ... + p j + ... całkowity pęd układu punktów materialnych ) r r r r d ( p1 + p2 ) = F12 + F21 dt r r ale F12 = − F21 r r r r r dptot r = F1 net + F2 net + ... + Fi net + ... = Ftot = Ftotext dt Wszystkie siły wewnętrzne kompensują się! r r Fij = − Fji r r r r d ( p1 + p2 ) = 0 ⇒ p1 + p2 =const r ptot =const M.Mulak / IF PWr r ext Ftot r dptot r ext = Ftot dt = wypadkowa siła zewnętrzna na układ 2 Fizyka 1 Wydział IŚ / OŚ Zasada zachowania pędu Zasady zachowania (energii, pędu, momentu pędu): przejaw fundamentalnych SYMETRII Przyrody Zachowanie pędu: fundamentalna i prosta opis zderzeń, eksplozji, r ext Ftot = 0 ⇓ r ptot = const rozpad promieniotwórczy, reakcje jądrowe, emisja i absorpcja światła, napęd odrzutowy (rakietowy) Klasyczne założenie: siły zewnętrzne zaniedbywane: 1) działają krótko 2) znacznie mniejsze od sił wewnętrznych Zderzenie: Przykład: zderzenie dwóch mas np. rakieta i piłeczka krótkie, silne oddziaływanie dwóch ciał. Czas zderzenia (oddziaływania) różny! cząstki elementarne 10-23 s galaktyki 106 lat kule, samochody 10-3 ÷ 1 s Typy zderzeń: Sprężyste (stalowe kule, cząstki elementarne) m1v1 = m1v1′ + m2v′2 znak zadba o kierunek! K + Q = K′ Q>0 Np. eksplozja (wydzielenie ciepła) Q=0 Zderzenie idealne sprężyste Q<0 Zderzenie niesprężyste 1 1 1 m1v12 = m1v1′2 + m2v2′2 2 2 2 Niesprężyste M.Mulak / IF PWr m − m2 v1′ = 1 v1 m1 + m2 2m1 v′2 = v1 m1 + m2 3 Fizyka 1 Wydział IŚ / OŚ m − m2 v1′ = 1 v1 m1 + m2 2m1 v1 v2′ = m1 + m2 Energia kinetyczna zachowana (Q=0) Pęd jest zachowany v2 przed zderzeniem 0! 1) m1 >> m2 (m2 → ∞ 0)) v1′ = v1 2) m1 << m2 (m1 → 0) 3) m1 = m2 v2′ = +2v1 v1′ = −v1 v2′ → 0 v1′ = 0 v2′ = v1 Superkomputer natury… zachowanie energii mechanicznej i pędu Pytanie? ile kul odchyli się po uderzeniu odpowiednio… 1 kuli 2 kul 3 kul 4 kul… M.Mulak / IF PWr 4