Різні практичні завдання щодо взаємодії та руху тіл вирішують із застосуванням законів Ньютона. Однак сили, що діють на тіло, буває визначити дуже складно. Тоді у вирішенні завдання використовують ще одну важливу фізичну величину - імпульс.
Що таке імпульс у фізиці
У перекладі з латинського "імпульс" означає "поштовх". Цю фізичну величину називають також "кількістю руху". Вона була введена в науку приблизно в той же час, коли були відкриті закони Ньютона (в кінці XVII століття).
Розділом фізики, що вивчає рух і взаємодію матеріальних тіл, є механіка. Імпульс у механіці - це векторна величина, що дорівнює виробу маси тіла на його швидкість: p=mv. Напрямки векторів імпульсу і швидкості завжди збігаються.
У системі СІ за одиницю імпульсу приймають імпульс тіла масою 1 кг, яке рухається зі швидкістю 1 м/с. Тому одиниця імпульсу в СІ - це 1 кг ^ м/с.
У розрахункових завданнях розглядають проекції векторів швидкості та імпульсу на яку-небудь вісь і використовують рівняння для цих проекцій: наприклад, якщо вибрано вісь x, тоді розглядають проекції v (x) і p (x). За визначенням імпульсу, ці величини пов 'язані співвідношенням: p(x)=mv(x).
Залежно від того, яка вибрана вісь і куди вона спрямована, проекція вектора імпульсу на неї може бути як позитивною, так і негативною величиною.
Закон збереження імпульсу
Імпульси матеріальних тіл при їх фізичній взаємодії можуть змінюватися. Наприклад, при зіткненні двох кульок, підвішених на нитках, їх імпульси взаємно змінюються: одна кулька може прийти в рух з нерухомого стану або збільшити свою швидкість, а інша, навпаки, зменшити швидкість або зупинитися. Однак у замкненій системі, тобто коли тіла взаємодіють тільки між собою і не піддаються впливу зовнішніх сил, векторна сума імпульсів цих тіл залишається постійною при будь-яких їх взаємодіях і рухах. У цьому полягає закон збереження імпульсу. Математично його можна вивести із законів Ньютона. Закон збереження імпульсу застосовний також до таких систем, де якісь зовнішні сили діють на тіла, але їх векторна сума дорівнює нулю (наприклад, сила тяжкості врівноважується силою упругості поверхні). Умовно таку систему теж можна вважати замкнутою. У математичній формі закон збереження імпульсу записується так: p1 + p2 +... + p (n) = p1 "+ p2" +... + p (n) "(імпульси p - вектори). Для системи з двох тіл це рівняння виглядає як p1 + p2 = p1 "+ p2", або m1v1 + m2v2 = m1v1 "+ m2v2". Наприклад, у розглянутому випадку з кульками сумарний імпульс обох куль до взаємодії дорівнює сумарному імпульсу після взаємодії.