1. Выбрать систему отсчета.

2. Выделить систему взаимодействующих тел и выяснить, какие силы для нее являются внутренними, а какие - внешними.

3. Если в целом система не замкнута, но сумма проекций внешних сил на одну из осей равна нулю, то можно использовать закон сохранения импульса в проекциях только на эту ось.

4. Если взаимодействие тел носит ударный характер, то можно использовать закон сохранения импульса в векторной форме и перейти к скалярной.

5. Определить проекции скоростей на выбранные оси и решить уравнение относительной искомой величины.

Естественно, что в некоторых задачах, например, где надонайти не скорость тела после взаимодействия, а другие физические величины, характеризующие движение после взаимодействия (например, перемещение бруска), приходится использовать, кроме закона сохранения импульса, и другие физические законы.

Обратите внимание на пункты алгоритма 3 и 4: в них-то и формулируются условия, при которых можно использовать закон сохранения импульса.

Опираясь на предложенный алгоритм, решим задачу, в которой кроме закона сохранения импульса используются и другие физические законы.

Задача 3. Стальной шарик массой 0,05 кг падает с высоты 5 м на стальную плиту. После столкновения шарик отскакивает от плиты с такой же по модулю скоростью. Найдите силу, действующую на плиту при уда­ре, считая ее постоянной. Время соударения равно 0,01 с.

Краткая запись условия задачи: кг, с, м, .

Найти: .

Решение. Выберем систему отсчета, как показано на рис. 27. В качестве системы взаимодействующих тел выберем систему стальной шарик - плита. Найдем все силы, действующие на шарик и плиту. Сила, с ко­торой шарик действует на плиту , и сила, с которой плита действует на шарик, будут внутренними, а сила тяжести шарика- внешней. При ударе шар и плита действуют друг на друга с си­лами, равными по модулю, но противоположными по направлению. Определив силу, действующую на ша­рик со стороны плиты, мы тем самым най­дем силу, с которой шарик действовал на плиту за время, в течение которого длит­ся соударение. Ввиду того, что на шарик действует внешняя сила -, проекция которой на осьOY не равна нулю, то система не является замкнутой. Следовательно, применить закон сохранения импульса мы не можем. Для решения задачи воспользуемся законом Ньютона.

Согласно уравне­нию

Обозначим через скорость шарика не­посредственно до удара о плиту, а через - скорость после удара, тогда изменениеимпульса шарика , поэтому

.

В проекциях на ось OY это уравнение запишется так:

При этом ;; ; ,

или

Следовательно,

Модуль скорости шарика при падении его с высоты h опре­деляется по формуле (получите это выражение самостоятельно, используя кинематические уравнения при свободном падении тела при). Теперь, используя это выражение, найдем модуль силыF:

(Н)

По третьему закону Ньютона

.

Следовательно, = 100,5 Н; эта сила приложена к плите и направлена вниз.Заметим, что чем меньше время взаимодействия , тем

большим будет значение величины в полученной формуле по сравнению с mg. Поэтому при соударении можно не учитывать силу тяжести. Если шар сделан из пластилина, то он бы прилип к плите и модуль изменения его импульса был в два раза меньше. Соответственно и сила, действующая на плиту, была бы также в два раза меньше при .

• Задачи для самоконтроля № 254 – 277