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動量定理的適用條件及應用

2021-10-20 15:01:17文/馬妍

動量定理是動力學的普遍定理之一。內容為物體動量的增量等于它所受合外力的沖量即Ft=mΔv,即所有外力的沖量的矢量和。

動量定理的適用條件及應用

動量定理適用條件

(1)系統不受外力或系統所受的外力的合力為零。

(2)系統所受外力的合力雖不為零,但比系統內力小得多。

(3)系統所受外力的合力雖不為零,但在某個方向上的分量為零,則在該方向上系統的總動量保持不變——分動量守恒。

注意:(1)區(qū)分內力和外力碰撞時兩個物體之間一定有相互作用力,由于這兩個物體是屬于同一個系統的,它們之間的力叫做內力;系統以外的物體施加的,叫做外力。

(2)在總動量一定的情況下,每個物體的動量可以發(fā)生很大變化例如:靜止的兩輛小車用細線相連,中間有一個壓縮的彈簧。燒斷細線后,由于彈力的作用,兩輛小車分別向左右運動,它們都獲得了動量,但動量的矢量和為零。

動量定律的應用

用動量定理解釋生活中的現象

豎立放置的粉筆壓在紙條的一端.要想把紙條從粉筆下抽出,又要保證粉筆不倒,應該緩緩、小心地將紙條抽出,還是快速將紙條抽出?說明理由。

[解析]紙條從粉筆下抽出,粉筆受到紙條對它的滑動摩擦力μmg作用,方向沿著紙條抽出的方向。不論紙條是快速抽出,還是緩緩抽出,粉筆在水平方向受到的摩擦力的大小不變.在紙條抽出過程中,粉筆受到摩擦力的作用時間用t表示,粉筆受到摩擦力的沖量為μmgt,粉筆原來靜止,初動量為零,粉筆的末動量用mv表示.根據動量定理有:μmgt=mv。

如果緩慢抽出紙條,紙條對粉筆的作用時間比較長,粉筆受到紙條對它摩擦力的沖量就比較大,粉筆動量的改變也比較大,粉筆的底端就獲得了一定的速度.由于慣性,粉筆上端還沒有來得及運動,粉筆就倒了。

如果在極短的時間內把紙條抽出,紙條對粉筆的摩擦力沖量極小,粉筆的動量幾乎不變。粉筆的動量改變得極小,粉筆幾乎不動,粉筆也不會倒下。

用動量定理解曲線運動問題

以速度v0水平拋出一個質量為1 kg的物體,若在拋出后5 s未落地且未與其它物體相碰,求它在5 s內的動量的變化.(g=10 m/s2)。

[解析]此題若求出末動量,再求它與初動量的矢量差,則極為繁瑣。由于平拋出去的物體只受重力且為恒力,故所求動量的變化等于重力的沖量。

Δp=Ft=mgt=1×10×5=50 kg·m/s。

[點評]①運用Δp=mv-mv0求Δp時,初、末速度必須在同一直線上,若不在同一直線,需考慮運用矢量法則或動量定理Δp=Ft求解Δp.②用I=F·t求沖量,F必須是恒力,若F是變力,需用動量定理I=Δp求解I。

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