• РЕГИСТРАЦИЯ
Коронавирус. Последние новости

Физический смысл импульса силы

96 2909

По моим наблюдениям, а наблюдение – это один из основных методов научного познания, одна из основных проблем современного обучения физике заключается в том, что обучаемые в своем подавляющем большинстве либо вообще не знают, что такое импульс силы, либо не понимают физического смысла импульса силы.

Петр Иванович Дубровский, добросовестный инженер – исследователь, честный и непредвзятый частный научный детектив.

Аристипп Киренейский

А ведь «детей надо учить тому, что пригодится им, когда они вырастут», – изрёк однажды ученик и друг Сократа Аристипп Киренейский (Ἀρίστιππος), живший, как утверждает официально узаконенная версия мировой истории, примерно 2400 лет тому назад. И хотя у меня есть вполне обоснованные сомнения насчёт 2400 лет, высказанная когда-то Аристиппом мысль до сегодняшнего дня не потеряла актуальности.

Итак, в чем же заключается физический смысл импульса силы.

В начале давайте определимся с терминологией, а то некоторые умные головушки, авторы некоторых современных школьных учебников по физике, начали выдавать «на гора» такие определения, что я бы порекомендовал срочно начать их принудительное лечение галоперидолом.

Адекватное определение энергия я смог найти только в учебнике «Физика 10 класс», написанным Г.Я. Мякишевым, Б.Б. Буховцевым и Н.Н.Сотским (цитирую):

Энергия характеризует способность тела (или системы тел) совершать работу. Или – если система тел может совершить работу, то мы говорим, что она обладает энергией.

Это определение энергии совсем не ново, так как оно встречается в учебнике «Физика» конца XIX века, написанным русским физиком и педагогом Константином Дмитриевичем Краевичем.

Константин Дмитриевич Краевич (1833—1892)

Вот сканы из седьмого издания учебника «Физика» Краевича, 1880 год, Санкт-Петербург, Типография Министерства Путей Сообщения (А Бенке), по Фонтанке, № 99.

Я предлагаю также пользоваться и другими определениями из «Физики» Н.Д. Краевича, которые не потеряли своей актуальности:

Также мне понадобится определение импульса силы. У русской барышни Вики (русскоязычной Википедии) я нашёл вполне подходящее определение:

Импульс силы — это векторная физическая величина, равная произведению силы на время её действия, мера воздействия силы на тело за данный промежуток времени.

То есть импульс силы p = Ft, где

F – сила, действующая на тело

t – время действия этой силы на тело

Для более «продвинутых» читателей, знакомых с интегралами, скажу, что, так как сила может изменяться в течение времени, следует использовать формулу:

Начну объяснения физического смысла импульса силы на примере движущегося автомобиля. Когда мы на заправочной станции заливаем в бензобак (в топливный бак) автомобиля бензин (или дизельное топливо), то это можно расценивать как передаче автомобилю некоей потенциальной энергии, то есть энергии, которая при определенных условиях – сгорание в цилиндре горючей смеси бензина и атмосферного воздуха создаёт избыточное давление с одной стороны поршня внутри цилиндра, что и приводит к возникновению «движущей силы» – и приводит в конце концов автомобиль в движение, заставляет автомобиль совершить работу.

Движению автомобиля, как и движению любого материального тела в условиях Земли, препятствуют разные силы, которые принято называть силами сопротивления движению. Сила тяги, то есть «движущая сила» автомобиля, развиваемая двигателем, передаётся через ведущие колеса автомобиля, как раз и расходуется на преодоление этих сил.

К силам сопротивления движению автомобилей относятся:

- все силы трения – в двигателе и трансмиссии автомобиля, включая трение в подшипниках в ступицах колёс и трение качения колёс по дороге (Ff);

- сила сопротивления уклона (Fi);

- сила сопротивления воздуха (Fw).

Допустим, Вам необходимо съездить на своём автомобиле полной снаряженной массой m = 2 тонны в соседний город, расположенный в 200 км от Вашего города и вернуться назад. Предположим, что дорога ровная, на дороге нет уклонов, поэтому Fi = 0, и Вы планируете совершить эту поездку на скорости 100 км/час. Предположим, что на такой скорости расход бензина для Вашего автомобиля составляет 10 литров на 100 километров.

Разгон и торможение автомобиля мы рассмотрим позднее.

Очевидно, что для такой поездки Вам необходимо запастись не менее чем 40 литрами «потенциальной энергии», вернее, 40 литрами бензина. Если автомобиль движется равномерно и прямолинейно, это, в полном соответствии с первым законом Ньютона, означает, что равнодействующая всех сил, действующих на автомобиль, равна нулю, то есть, в горизонтальной плоскости, Fдвиж = Ff + Fw

А также это означает, что после разгона всё топливо (потенциальная энергия этого топлива) будет расходоваться исключительно на поддержание скорости Вашего автомобиля.

Итак, Ваш автомобиль движется с равномерной скоростью в 100 км/час и расходом при таком режиме 10 литров на 100 километров. Это означает, что

1. Двигатель вашего автомобиля постоянно, каждую секунду, каждое мгновение своей работы, создаёт движущую силу Fдвиж = Ff + Fw

Предположим, что для указанных условий Fдвиж = 4000 Ньютонов

Как можно определить требуемую движущую силу, я расскажу на следующих уроках, и даже предложу повести эти уроки методом практических занятий и закрепим это решением задач.

2. Для преодоления сил сопротивления движению на каждые 100 километров дороги двигатель создаёт эту самую движущую силу в продолжении 1 часа, то есть 3600 секунд, а на всю дорогу целиком – 4 часа или 14400 секунд.

То есть, на совершение работы (поездки в соседний город и обратно, в общей сложности 400 км) двигатель Вашего авто отработал в определенном режиме, обеспечивая равномерное движение автомобиля со скоростью 100 км/час, в течение 14400 секунд, постоянно создавая движущую силу величиной 4000 Ньютонов.

Для совершения работы потребовалась потенциальная энергия 40 литров бензина. И эта потенциальная энергия была израсходована на создание импульса силы, полная величина которого равна

p = 4000 Н * 14400 сек = 57,6 миллиона Н*сек

То есть импульс силы – это и есть та физическая величина, которая на самом деле совершает работу. В этом и заключается физический смысл импульса силы.

Проблема в том, что ни учителя физики, ни профессорско-преподавательский состав вузов, ни академики РАН не понимают таких простых вещей.

А теперь скажите мне,

1. Я в чём-то неправ? Если я неправ, то в чём именно?

2. Куда и каким образом мне пристегнуть к этому объяснению нынешнюю «кинетическую энергию»?

3. Ну, и если что непонятно, задавайте свои вопросы, я разъясню всё на следующих уроках – просто мне надо знать, каким моментам мне следует уделить особое внимание.

ФИЗИКА

    Удар Путина по оффшорным жуликам. Кипр пошел, остальным приготовится

    Ну, как у вас там, на Кипре: на хамон да пар­ме­зан гроши есть? Что же это творится?Раньше джентльмены меняли правила, а теперь - Россия?***РФ направила Кипру письмо об изменении согл...

    О чём рассказал Путин 2 апреля

    Мир будет меняться. Об этом мы давно предупреждаем. Причём меняться он будет жёстко и через колено. Поэтому, все орущие про «тиранию» и «режим», молитесь на Путина, который оче...

    Ситуация ухудшается

    1. Путин заявил, что ситуация с коронавирусной инфекцией в России ухудшается, что было достаточно ожидаемо. Число заболевших пока что продолжает расти и пик еще впереди. Чувствую, таки придет врем...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Бандерлоги и физика

      Спойлер - в самом конце я после двух месяцев напрасного ожидания даю подсказки моему постоянному оппоненту на Яндекс-Дзене Юлии, знатному Бандар-логу с высшим образованием. Петр Иванович Дубровский, добросовестный инженер – исследователь, честный и непредвзятый частный научный детектив. Один из мультфильмов, на которых воспитывалось моё поколение - это был м...
      172

      Разбор леции в МФТИ по общей физике

      Где-то с месяц тому назад на меня набросился некий Alexander Muratov,* который заявил:"Не верь стереотипам", да, как дипломированный специалист систем управления космических аппаратов и реактивным двигателям, совершенно не согласен. Ваши рассуждения не соответствуют практике. На этом и закончим.*Только вот аватарка у этого Муратова какая-то странная. Уж больно физионо...
      1875

      Как унижают добрую бабушку Ангелу Меркель

      Frau Kanzlerin 2005 год от Р.Х. 17 июля 1954 в городе Гамбурге, в семье Хорста Каснера (Horst Kasner, 1926—2011) и Герлинды Каснер (в девичестве - Герлинда Йенч, 1928—2019) родилась девочка, которую назвали Ангела Доротея (Angela Dorothea). Дедушка Ангелы, Людвик Казмерчак, этнический поляк, был полицейским в городе Познань, "столице" прусской пров...
      150

      Глупости Молекулярно-кинетической теории (Часть 1. Суть проблемы)

      Это из серии про Глупости общей физики Одна из наиболее очевидных для меня глупостей общей физики - это так называемая молекулярно-кинетическая теория газов (МКТ), согласно которой давление газов - это следствие обстукивания молекулами поверхностей твёрдых тел или жидкостей, а теплота - это когда быстро летающие в пространстве (со сверхзвуковыми ск...
      652

      ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВ. Глупости школьной физики

      Рассмотрим очередные глупости школьной физики - объяснение теплообмена и давления газов. Навскидку, чтобы не бегать далеко, скопирую объяснение из первого же попавшегося под руку сайта.ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. 7 КЛАСС (Активная ссылка на источник «Класс!ная физика» обязательна: http://class-fizika.ru/u7-35.html)1. Каковы физические свойства газов?Газы, в отличие от твердых тел ...
      1361

      Вечный двигатель гипотетически возможен

      ВСТУПЛЕНИЕЯ довольно долго размышлял, стоит ли публиковать подобную статью? Тут дело в чём - начиная со школы в головёнки людей довольно жёстко "заливается в граните" догмат "невозможности вечного двигателя", который сопровождается "научным доказательством" невозможности создания вечного двигателя - заучиванием закона сохранения энергии, который, по сути, является осн...
      1145

      МОЩНОСТЬ. Глупость школьных учебников физики на примере парадокса "зависшего" вертолёта

      Остолопов прошу не беспокоить меня и нормальных читателей тупыми комментами. Тупые комментарии буду просто стирать, а авторов - при повторении - банить.Если у какого-то остолопа чешутся ручонки написать какую-нибудь глупость, то предлагаю им сперва решить задачу в конце статьи МОЩНОСТЬ. "Мысля" Валерия Зателепина и др. и дополнительная задача и разместить тут или...
      2300

      Мощность. Глупость школьной физики.

      Опубликована на моём канале "Не верь стереотипам" в Яндекс-Дзене 3 февраля. Среднее время дочитывания публикации - 5 минут, На сегодня, 12 февраля, 11 тыс. просмотров, 6,9 тыс. дочитываний (59%)В этой статье Вы сможете найти еще несколько довольно простых вопросов для школьных учителей физики и преподавателей вузов, на который они не могут дать ответ. З...
      2879

      Задача о "зависшем" вертолёте

      Простой вопрос для школьных учителей физики и преподавателей вузов, на который они не могут дать ответ. Задав этот вопрос своим преподавателям, Вы сможете проверить их на знание физики.НЕ ПРОПУСТИТЕ ВТОРУЮ ЧАСТЬ, СТАТЬЮ "МОЩНОСТЬ. ГЛУПОСТЬ ШКОЛЬНОЙ ФИЗИКИ" - там продолжается разбор задачи про вертолёт, исходя из школьной физики.Петр Иванович Дубровский, добросовестный...
      2272

      Вопрос знатокам физики (№3)

      Вопрос простой - о реактивных ракетных двигателях.В ходе рассмотрения "Вопроса к знатокам физики №2" одна из читательниц по имени Юлия заявила мне следующее: "Да, триста лет физикой занимались одни остолопы, а тут такой Петр Иваныч весь в белом, стоит красивый." Я вот не пойму, что именно Юлию так расстроило? Что я - весь в белом и красивый, а не в лохмотьях и по уши ...
      1764

      Почему Владимир Владимирович так долго тупил?

      В 1837 году Михаил Юрьевич Лермонтов написал стихотворение "Смерть поэта" ("На смерть Пушкина"). Я не поэт, но хотел бы высказаться собственным опусом на одно недавнее событие, которое можно смело назвать "Политическая смерть Медведева".Летом 2012 года я по какой-то необходимости зашёл в КОМУС - в магазин, торгующий канцелярскими товарами. И вышел из этого магазина с ...
      3172

      Новогодний отдых

      Да, зима в этом году в Питере не задалась. Это было даже не по-Шевчуковски:"Плюс один, ноль, плюс два, почернела зима.Расцветает январь язвой неба, ха-ха!С юга ветер приполз, неспособный на бег,Пожирает, дохляк, пересоленный снег."Зима в этом году в Питере даже не побелела настолько, чтобы потом почернеть... Да и дороги никто пока "по-взрослому" солью не посыпал. И ав...
      449
      Пётр Иванович Дубровский 26 декабря 2019 г. 11:14

      Почему Nord Stream 2 сносит крышу у американских сенаторов.

      Как я уже написал, причиной остановки работ по строительству Северного потока -2 явилось письмо двух американских сенаторов, с которым были ознакомлены "достопочтенный" Стивен Т. Мнучин, Секретарь казначейства США, "достопочтенный" Майкл Помпео, Государственный секретарь США и "достопочтенный" Дэн Бруйе, Министр энергетики США и которое заставило Главного исполнительн...
      2897
      Пётр Иванович Дубровский 25 декабря 2019 г. 15:25

      Не стесняясь. Письмо из США

      Как сейчас стало модно говорить, вчера, 23 декабря 2019 года, "из каждого утюга" звучала новость о том, что швейцарско-голландская компания "Allseas" из-за угрозы санкций со стороны США прекратила строительство трубопровода и отвела строившие "Северный поток - 2" суда-трубоукладчики из Балтийского моря.Поводом для этого послужили три листочка белой бумаги формата A4, ...
      3046
      Пётр Иванович Дубровский 20 декабря 2019 г. 17:12

      Письмо в Дирекцию по организации дорожного движения Санкт-Петербурга

      Сегодня было свободное время, поэтому подготовил материалы и написал письмо Директору Санкт-Петербургского государственного казенного учреждения «Дирекция по организации дорожного движения Санкт-Петербурга» Муште Валерию Николаевичу. Я так понимаю, что, если видишь какие-то, даже мелкие глупости или несуразности, надо шевелить самых разных чиновников, чт...
      1353
      Пётр Иванович Дубровский 18 декабря 2019 г. 16:06

      Так почему всё же невозможно создание вечного двигателя на принципе "трубки Вентури"?

      В статье "Гидравлический энергетический парадокс" я рассказал о многократном (в десятки и сотни раз) увеличении кинетической энергии* потока безо всяких дополнительных затрат энергии и безо всяких дополнительных воздействий на поток внешними силами.* Имеется в виду ошибочная кинетическая энергия имени Лейбница, mV^2/2 а не правильная - Ньютона, mV.И в конце этой стать...
      2161
      Пётр Иванович Дубровский 17 декабря 2019 г. 15:34

      Гидравлический энергетический парадокс и психологи по Фрейду (2)

      ПРОДОЛЖЕНИЕ. Начало темы - что общего между гидравликой и психологией? вот здесь: Гидравлический энергетический парадокс и психологи по Фрейду (1).Итак, в ответ на мой простой вопрос: Напомню, что из школьного курса физики известно, что для увеличения кинетической энергии тела (потока жидкости) ΔЕ_кин необходимо совершить над этим телом работу W (от англ...
      1856
      Пётр Иванович Дубровский 17 декабря 2019 г. 15:26

      Гидравлический энергетический парадокс и психологи по Фрейду (1).

      Что общего между гидравликой и психологией? Казалось бы, ничего общего между ними быть не может. Ан нет. Общее есть - это люди, которые изучали физику в школе, а также кое-что слышали о психологии и про "доктора" Зигмунда Фрейда.Итак, в статье про "Гидравлический энергетический парадокс" я написал, цитируя барышню Вики, что "Современные науки, использующие логику в ка...
      1378
      Пётр Иванович Дубровский 16 декабря 2019 г. 17:51

      Дело о Чубайсе и 20 миллиардах рублей (1)

      Уважаемые читатели, пожалуйста, помогите с расследованием этого "Дела..." Помогите прояснить несколько (четыре) вопросов, которые я задал для начала. Продолжение которого последует в любом случае.Меня страшно забавляют и российские СМИ, и СМИ "западной цивилизации". Стоит кому-то прокукарекать какую-нибудь "горячую новость", как её тут же подхватывают своим кудахтанье...
      1443
      Пётр Иванович Дубровский 12 декабря 2019 г. 15:52

      Мировой Гретинизм (2)

      В статье используется информация, почерпнутая у Барышни Вики и miss Wiki, из официального сайта американского журнала Time и фотографии, опубликованные в журнале Time.После сентябрьской истерии, которую я назвал Мировой Гретинизм, после выступления по поводу несчастной Греты Тунберг признанного специалиста по детским заболеваниям доктора Михаэля Карр-Грегга, я думал, ...
      1612
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика