Проведём простое наблюдение-опыт. Если подуть на лежащий на столе теннисный шарик, то он откатится в сторону. Если подуть сильнее, то шарик откатится дальше. Однако, если снова дуть не сильно, но более долго, можно достичь прежней дальности отката. То есть результат действия силы на тело зависит не только от силы, но и от времени её действия.

В физике произведение вектора силы на интервал времени её действия называют импульсом силы:

Проведём второе наблюдение-опыт. Выстрелим из игрушечного пистолета в тележку с песком так, чтобы пуля застряла в песке, а тележка приобрела некоторую скорость. Вернём тележку назад и возьмём тяжёлую гирю, не забыв извлечь из песка пулю. Подбирая скорость броска гири в песок, добьёмся, чтобы тележка двигалась с прежней скоростью.

Пуля имела маленькую массу, но большую скорость. Гиря же имела маленькую скорость, но большую массу. Тем не менее, как говорят в физике, они передали тележке одинаковое количество движения.

В физике количеством движения или импульсом тела называют произведение массы тела на вектор его скорости:

Из сравнения формул видно, что импульс силы и импульс тела можно измерять общей единицей – килограммо-метрами в секунду:

1 Н · 1 с = 1 кг · 1 м/с = 1 кг·м/с

Импульс силы и импульс тела связаны друг с другом. Чтобы найти эту связь, подставим во второй закон Ньютона определение ускорения:

Преобразовав, получим новое равенство:

То есть вектор импульса силы равен изменению вектора импульса тела.

1. В первой части наблюдения за теннисным шариком мы заметили, что ...
2. Во второй части наблюдения нам предложено опять ...
3. Цель второй части наблюдения над шариком – ...
4. Наблюдая за поведение шарика, мы приходим к выводу: ...
5. Изучая причины того или иного характера движения тел, в динамике и вообще ...
6. В первой части второго наблюдения по выяснению причин того или иного характера движения тел мы ...
7. Чтобы сохранить массу тележки с песком, нам необходимо ...
8. Во второй части наблюдения-опыта мы, ...
9. Две части нашего опыта отличались тем, что ...
10. Две части нашего опыта сходны тем, что пуля и гиря ...
11. Количество движения в динамике иначе называют ...
12. Для определения импульса тела нужно найти ...
13. Вывод про общность единицы для импульса тела и импульса силы следует ...
14. Для нахождения связи импульса силы с импульсом тела, ...
15. В результате преобразований выяснится, что ...

Передача импульса одним телом другому происходит при взаимодействии тел, которое длится некоторый интервал времени, и при этом выполняется третий закон Ньютона:

Дважды подставив сюда последнее равенство и проведя тождественные преобразования, получим закон сохранения импульса: сумма импульсов тел до их взаимодействия равна сумме импульсов после взаимодействия:

Подчеркнём, что закон сохранения импульса выполняется только если рассматриваются все тела, состояния которых меняются при их взаимодействии – замкнутая система тел.

Для иллюстрации векторного характера закона рассмотрим опыт. На бильярдном столе два одинаковых шара: слева розовый, в центре голубой. Придадим розовому скорость 5 м/с в направлении голубого, не по центру. Допустим, что после удара шары разлетятся со скоростями 3 м/с и 4 м/с, угол между векторами которых 90°.

Мы будем считать, что при взаимодействии друг с другом шары пренебрежимо мало взаимодействуют со столом. То есть шары образуют замкнутую систему тел.

Суммы импульсов до взаимодействия и после него:

Приравнивая суммы импульсов, сократим равные массы обоих шаров:

      (важно: векторное равенство)

Это полностью соответствует результату опыта. Другие опыты также подтверждают закон сохранения импульса в замкнутых системах тел.

16. Взаимодействие любых тел, приводящее к передаче импульса, всегда ...
17. Сформулируйте закон сохранения импульса.
18. Закон сохранения импульса «работает» в замкнутых системах тел, то есть для его применения ...
19. Опыт на бильярдном столе мы рассмотрим с целью ...
20. Перед началом опыта расположим ...
21. Изменяя силу и направление удара кием по розовому шару, можно добиться, что ...
22. Чтобы иметь право применить закон сохранения импульса, ...
23. Зная, что бильярдные шары имеют равные массы, запишем ...
24. Записывая равенство закона сохранения импульса, мы ...
25. Равенство 3 м/с + 4 м/с = 5 м/с будет ошибочным, однако будет верным такое же, но ...
26. Последнее векторное равенство ...