Тәжірибе негізінде импульстің сақталу заңын ашу. (5 мин)
Тәжірибені тележкалар арқылы серпімсіз және серпімді соқтығысуларды көрсетеміз. Осы соқтығысу кездерінде импульстің сақталу заңын анықтаймыз. Қортындыларды тақтаға жазып отырамыз.
Тақтада жазылу:
Мұғалім тележкалармен 2 экспериментті көрсетеді және талдап тақтаға жазады:
1) Elastic collisions:
mv + 0 = 0 + mv
mv = mv
2) Inelastic collisions:
mv + m(-v) = 0
0 = 0
1 тапсырма. Теореиалық материалды өздерің оқыңдар.(10 мин) 
Кезкелген өзараәрекетесетін денелер жүйе құрады. Жүйедегі денелердің арасында күштер әрекет етеді: әрекет ететін күш F1 және қарсы әрекет күші F2. Ньютонның үшінші заңы бойынша F1 әрекет күші модулі бойынша F2 қарсы әрекет күшіне тең және бағыты бойынша қарама-қарсы: F1 = –F2.
Жүйедегі денелердің өзараәрекеттесу күштері ішкі күштер деп аталады.
Ішкі күштерден басқа, жүйедегі денелерге сыртқы күштер де әрекет етеді. Мысалы өзараәрекеттесетін вагондарға Жердің тартылыс күші және рельстердің реакция күштері әрекет етеді. Бұл күштер осы жағдайда сыртқы күштер болады. Вагондардың қозғалыс кезінде оларға ауаның кедергі күші және үйкеліс күші әсер етеді, оларда қарастырылған жүйеге сыртқы күштер болып саналады.
Жүйедегі денелерге жүйеден тыс денелердің әсері сыртқы күштер деп аталады.
Сыртқы күштер әрекет етпейтін денелер жүйесін қарастырамыз.
Өзараәрекеттесетін денелердің және сыртан басқа денелер әрекет етпейтін денелер жүйесін тұыйқ денелер жүйесі деп атайды. Тұйық жүйеде тек ішкі күштер ғана әрекет етеді.
Екі денеден тұратын тұйық жүйені қарастырамыз. Бірінші дененің массасы m1, соқтығысуға дейінгі жылдамдығы v01, әрекеттесуден кейінгі жылдамдығы v1. Екінші дененің массасы m2, соқтығысуға дейінгі жылдамдығы v02, әрекеттесуден кейінгі жылдамдығы v2.
Ньютонның үшінші заңы бойынша: F1 = –F2. Әрекетсу уақыты екі денеге де бір, сондықтан
F1t = –F2t.
Для каждого тела запишем теорему об изменении импульса:
F1t = m1v1 – m1v01, F2t = m2v2 – m2v02.
Теңдеудің сол жақтары тең болғандықтан, оның оң жақтары тең болады, яғни
m1v1 – m1v01 = –(m2v2 – m2v02).
Теңдеуді түрлендіреміз:
Теңдеудің сол жағында денелердің өзара әрекеттескенге дейінгі, оң жағында өзара әрекеттескеннен кейінгі импульстерінің қосындысы берілген және олар өзара тең. Әр бір дененің импульсі өзгергенмен, олардың импульстерінің қосындысы өзгеріссіз қалады.
Тұйық жүйедегі өзара әрекеттесетін денелер импульстерінің геометриалық қосындысы өзгермейді. Бұл импульстың сақталу заңы.
Денелердің тұйық жүйесі — бұл реалды жүйелердің моделі. Табиғатта сыртқы күштер әрекет етпейтін жүйелер жоқ. Бірақ кейбір жағдайларда өзараәрекеттесетін денелердің жүйесін тұйық деп есептеуге болады.
Бұл жағдайлар мысалы: егер ішкі күштер сыртқы күштерден көп есе үлкен болса, өзараәрекетесу уақыты өте аз болса, сыртқы күштер бір-бірін тенестірсе. Бұдан басқа сыртқы күштердің бір бағытқа проекциялары нолге тең болса, онда осы бағытқа импульс сақталу заңы орындалады.
Мұғалім оқушыларға есеп шығару алгоритмін таратады. Содан соң окушылармен алгоритмді талдайды.
Алгоритм
Есептің шартын оқыңдар және қысқаша берілгенін жазыңдар. Шамаларды СИ жүйесіне келдіріңдер.
Есепті сараптаңдар: есеп шарты бойынша денелер жүйесінің әрекеттесуге дейінгі және әрекеттесуден кейінгі суретерін салыңдар. Суретте сәйкесінше әрекеттесуге дейін және кейінгі жылдамдық векторларын көрсетіңдер.
Денелер жүйесі тұйық екендігін анықтаңдар. Егер тұйық жүйе болатын болса, осы жүйеге қатысты импульс сақталу заңын векторлық түрде жазыңдар. Егер жүйе тұйық болмаса векторлық түрінде импульс өзгеріс теңдеуін жазыңдар.
Координаталық осьтің оң бағытын анықтаңдар және импульстің сақталу заңын (немесе өзгеріс теңдеуін) осы оське проекциялар түрінде жазыңдар.
Қажетілігіне қарай қосымша теңдеулерді жазыңдар. Белгісіз шаманың формуласын шығарыңдар. Шыққан формулаға мәндерді қойып есептеңдер.
Бірлесе есеп шығару.
(8 мин)
Екі теміржол вагондары бір-біріне қарама-қарсы 0,3 және 0,2 м/с жылдамдықтармен қозғалады. Вагондардың массалары сәйкесінше 16 және 48 т. Тіркелгесін вагондар қандай жылдамдықпен және қай жаққа қозғалады?
Түсіндіре шешу.
Берілгені :
|
СИ
|
шешуі
|
v01 = 0,3 м/с
v02 = 0,2 м/с
m1 = 16 т
m2 = 48 т
v1 = v2 = v
|
v02 =
v02 =
16 000 кг
48000 кг
|
|
v ?
|
|
|
Жүйені тұйық және импульс сақталу заңын қолдануға болады
m1v01 + m2v02 = (m1 + m2)v.
X осьна проекциясымен жазу:
m1v01x + m2v02x = (m1 + m2)vx.
v01x = v01; v02x = –v02; vx= –v,
то m1v01 – m2v02 = –(m1 + m2)v.
Жауабы: v = 0,075 м/с.
Тағыда оқушылардың назарын есеп шығару алгоритмін қолдануына көңіл аудару.
| 
