КНИГИ        регистрация / вход

Закон сохранения момента импульса

СОДЕРЖАНИЕ: В замкнутой системе выполняется закон сохранения момента импульса.

В замкнутой системе выполняется закон сохранения момента импульса.

Вращающееся вокруг своей оси тело при отсутствии тормозящих вращение сил так и будет продолжать вращаться. Физики привычно объясняют этот феномен тем, что такое вращающееся тело обладает неким количеством движения, выражающимся в форме углового момента количества движения или, кратко, момента импульса или момента вращения. Момент импульса вращающегося тела прямо пропорционален скорости вращения тела, его массе и линейной протяженности. Чем выше любая из этих величин, тем выше момент импульса. Если теперь допустить, что тело вращается не вокруг собственного центра массы, а вокруг некоего центра вращения, удаленного от него, оно всё равно будет обладать вращательным моментом импульса. В математическом представлении момент импульса L тела, вращающегося с угловой скоростью ω, равен L = Iω, где величина I, называемая моментом инерции, является аналогом инерционной массы в законе сохранения линейного импульса, и зависит она как от массы тела, так и от его конфигурации — то есть, от распределения массы внутри тела. В целом, чем дальше от оси вращения удалена основная масса тела, тем выше момент инерции.

Сохраняющейся или консервативной принято называть величину, которая не изменяется в результате рассматриваемого взаимодействия. В рамках закона сохранения момента импульса консервативной величиной как раз и является угловой момент вращения массы — он не изменяется в отсутствие приложенного момента силы или крутящего момента — проекции вектора силы на плоскость вращения, перпендикулярно радиусу вращения, помноженной на рычаг (расстояние до оси вращения). Самый расхожий пример закона сохранения момента импульса — фигуристка, выполняющая фигуру вращения с ускорением. Спортсменка входит во вращение достаточно медленно, широко раскинув руки и ноги, а затем, по мере того, как она собирает массу своего тела всё ближе к оси вращения, прижимая конечности всё ближе к туловищу, скорость вращения многократно возрастает вследствие уменьшения момента инерции при сохранении момента вращения. Тут мы и убеждаемся наглядно, что чем меньше момент инерции I, тем выше угловая скорость ω и, как следствие, короче период вращения, обратно пропорциональный ей.

Следует отметить, однако, что не любая приложенная извне сила сказывается на моменте вращения. Предположим, вы поставили свой велосипед «на попа» (колесами вверх) и сильно раскрутили одно из его колес. Понятно, что, приложив тормозящую силу трения к любой окружности колеса (нажав на ручной тормоз, приложив руку к резине или вращающимся спицам), вы, тем самым, снизите угловую скорость его вращения. Однако, сколько бы вы ни старались, вы не остановите вращения колеса, пытаясь воздействовать на ось вращения. Иными словами, для изменения момента вращения необходима не просто сила, а момент силы — то есть, сила, приложенная по направлению, отличному от направления оси вращения, и на некотором удалении от нее. Поэтому закон сохранения момента вращения можно сформулировать и несколько иначе: момент вращения тела изменяется только в присутствии момента силы, направленной на его изменение.

И тут возникает важное дополнительное замечание. До сих пор мы говорили об изменении момента вращения в плане ускорения или замедления вращения, как такового, но при этом тело продолжало вращаться всё в той же плоскости, и ось вращения не изменяла своей ориентации в пространстве. Теперь предположим, что момент силы приложен в плоскости, которая отличается от плоскости, в которой вращается тело. Такое воздействие неизбежно приведет к изменению направления оси вращения. В отсутствие же внешних воздействий закон сохранения момента импульса подразумевает, что направление оси вращения остается неизменным. Этот принцип широко используется в так называемых гироскопических навигационных приборах. В их основе лежит массивное, быстро вращающееся колесо — гироскоп, — которое не изменяет своей ориентации в пространстве, благодаря чему прибор стабильно указывает заданное направление, вне зависимости от угла поворота субмарины, самолета или спутника, на котором он установлен. С технической точки зрения гироскоп представляет собой массивный диск на осевых подшипниках низкого трения, раскрученный с очень большой скоростью. Идеальный гироскоп — это диск бесконечной массы, вращающийся с бесконечной скоростью в идеальном вакууме. В таком случае закон сохранения момента импульса подскажет нам, что направление оси такого идеального гироскопа не отклонится от исходной ни на одну угловую секунду, и он вечно будет указывать нам на изначально заданную точку. Искусственные спутники Земли, как правило, оснащаются несколькими независимыми гироскопами, вращающимися в разных плоскостях, и бортовая электроника, сопоставляя данные нескольких гироскопических компасов и усредняя поправки на возможные отклонения их показаний, безошибочно определяет координаты и ориентацию спутника в околоземном пространстве.

СКАЧАТЬ ДОКУМЕНТ

Предложения интернет-магазинов

Физика. 9 класс. Тесты к учебнику А. В. Перышкина, Е. М. Гутник. Вертикаль. ФГОС

Автор(ы): Слепнева Нина Ивановна   Издательство: Дрофа, 2016 г.  Серия: Физика

Цена: 154 руб.   Купить

Пособие представляет собой сборник тестов для тематического и рубежного контроля. Может быть использовано как при работе с учебником, соответствующим ФК ГОС, так и при работе с учебником, соответствующим ФГОС. Тесты для текущего контроля составлены по темам "Материальная точка. Путь, перемещение", "Прямолинейное равномерное движение", "Прямолинейное равноускоренное движение", "Законы Ньютона", "Свободное падение", "Закон всемирного тяготения", "Импульс тела. Закон сохранения импульса", "Механическая работа и энергия", "Механические колебания", "Механические волны. Звук", "Действие магнитного поля на проводник с током", "Явление электромагнитной индукции", "Элктромагнитные колебания", "Электромагнитные волны", "Природа света. Оптические спектры", "Строение атомного ядра". Цель рубежных тестов - проверить достижение предметных и метапредметных результатов, установленных ФГОС.


Физика. 7-11 классы. Коллекция наглядных материалов. ФГОС (CDpc)

  Издательство: 1С, 2016 г.  Серия: Школа

Цена: 239 руб.   Купить

В электронном учебном пособии собраны ресурсы по всему курсу физики для учащихся и учителей. В пособии рассматриваются следующие крупные разделы: механика, молекулярная физика, основы термодинамики, колебания и волны, оптика, квантовая физика. Пособие содержит анимации, иллюстрации, видеофрагменты, практикумы, интерактивные схемы, таблицы и тестовые задания. Издание соответствует требованиям ФГОС основного общего образования в части возможности построения индивидуальных траекторий обучения, развития навыков самостоятельной учебной деятельности и формирования ИКТ-компетентности учащихся. Чем полезен продукт Электронное учебное пособие "1С:Школа. Физика. Коллекция наглядных материалов. 7-11 классы" поможет: ученику - изучить новый материал с помощью анимаций, видеофрагментов, интерактивных схем; подготовить материал для доклада, реферата, презентации, проекта; расширить свой кругозор; учителю - подобрать иллюстративный материал к уроку. Оглавление пособия: Введение Механика Кинематика точки Кинематика твердого тела Законы Ньютона Силы в механике Закон сохранения импульса Закон сохранения энергии Статика и гидростатика Молекулярная физика Температура. Тепловое движение молекул Уравнение состояния идеального газа Взаимные превращения жидкостей и газов Твердые тела Основы термодинамики Основы электродинамики Электростатика Законы постоянного тока Электрический ток в различных средах Магнитное поле Электромагнитная индукция Колебания и волны Механические колебания Электромагнитные колебания Производство и передача электроэнергии Механические волны Электромагнитные волны Оптика Световые волны Элементы СТО Излучение и спектры Квантовая физика Световые кванты Атомная физика Физика атомного ядра Типы объектов В пособие входят различные типы электронных образовательных ресурсов. Анимации демонстрируют процессы, которые обычно недоступны учащимся для непосредственного наблюдения. Видеофрагменты позволяют наблюдать за проведением физических опытов. Интерактивные схемы позволяют постепенно выводить информацию и объяснять материал в краткой форме. Иллюстрации представляют собой изображения экспериментальных установок, физических явлений и процессов, графики. Описание платформы "1С:Образование 5. Дом" - это программная платформа фирмы "1С" для тех, кто учится, и тех, кто учит. Ее основное назначение - создание удобной и понятной обучающей среды, позволяющей работать с электронными учебными пособиями, которые уже разработаны и будут разрабатываться фирмой "1C" в дальнейшем. Пособия на платформе "1С:Образование 5. Дом" могут содержать в себе разнообразные наглядные мультимедиа-учебники, справочные материалы, диагностические, обучающие и контролирующие тестовые задания. Платформу можно использовать для усвоения учебного материала, подготовки домашних заданий, проверки полученных знаний, для подготовки учителя к уроку. "1С:Образование 5. Дом" является многопользовательской системой, в которой информация о прохождении учебного материала, а также объекты, созданные пользователями, для каждого пользователя хранятся индивидуально. Для использования материалов электронного учебного пособия в сетевом режиме рекомендуется система "1С:Образование 5. Школа", предназначенная для организации и поддержки образовательного процесса. Предоставляются дополнительные лицензии на 15 рабочих мест и на образовательное учреждение. Условия лицензирования образовательных программ фирмы "1С" смотрите на сайте: http://obr.1c.ru/license. Минимальные системные требования: операционная система Windows XP и выше; процессор Pentium III 700 МГц; оперативная память 256 Мб; видеокарта, поддерживающая разрешение 1024х768, True Color; звуковая карта 16 бит; дисковод DVD-ROM; свободное место на жестком диске: не менее 485 Мб на выбранном для установки диске, не менее 300 Мб на системном диске (если платформа не была установлена на компьютере). Продукты серии "1С:Школа" включают широкий ассортимент образовательных программ для школьного и дошкольного образования: пособия по различным предметам школьной программы для учеников и учителей; целевая аудитория - от дошкольного возраста до старших классов школы (включая подготовку к ЕГЭ); коробочные версии и лицензии на онлайн-обучение; дополнительные лицензии на образовательные учреждения; специальные комплекты для школ, с подборками по классам и по предметам; интеграция с системой организации учебного процесса "1С:Образование 5. Школа".


Новый закон "Об образовании в Российской Федерации". Путеводитель для руководителей, педагогов (+CD)

  Издательство: Учитель, 2015 г.

Цена: 152 руб.   Купить

В комплекте (книга + диск) рассмотрены изменения Федерального закона от 29 декабря 2012 г. № 273-ФЗ "Об образовании в Российской Федерации" в сравнении с предыдущей редакцией закона с учётом интересов разных субъектов образовательного процесса. Освещены наиболее актуальные для руководителей, педагогов образовательных организаций и родителей правовые нормы, приведены комментарии и анализ эксперта. Диск включает мультимедийный материал "Новый закон "Об образовании в Российской Федерации": введение в практику образовательных организаций", необходимые материалы по его реализации, статьи федерального закона в формате интерактивного ресурса. Комплект адресован руководителям и педагогам образовательных организаций, специалистам органов, осуществляющих управление в сфере образования, родителям. Составитель: Иванова О. Л.

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]
перед публикацией все комментарии рассматриваются модератором сайта - спам опубликован не будет

Ваше имя:

Комментарий

Все материалы в разделе "Математика"