Після непружного зіткнення тіла рухаються із загальною швидкістю v і імпульс системи р2 = (Ml + M2) &8729; v. Запишемо закон збереження імпульсу і знайдемо швидкість v: Напрям швидкості v визначається її знаком.

Звернемо увагу на одну важливу обставину: закон збереження імпульсу можна тільки застосовувати до вільних тіл. Якщо рух одного з тіл обмежена зовнішніми зв'язками, то загальний імпульс зберігатися не буде.

На використання закону збереження імпульсу засновано реактивне рух. Так називають рух тіла, що виникає при відділенні від тіла з якоюсь швидкістю деякої його частини. Розглянемо реактивне рух ракети. Нехай ракета і її маса разом з паливом М спочиває. Початковий імпульс ракети з паливом дорівнює нулю. При згорянні порції палива маси т утворюються гази, які викидаються через сопло зі швидкістю і. За законом збереження імпульсу загальний імпульс ракети і палива зберігається: р2 = p1 &8594; т &8729; і + (М - m) &8729; v = 0, де v - швидкість ... Читати далі »

Він абсолютно точно дотримується і в макросвіті і в мікросвіті.

Звичайно, замкнута система - це абстракція, тому що практично в усіх випадках зовнішні сили є. Однак для деяких типів взаємодій з дуже малою тривалістю наявністю зовнішніх сил можна знехтувати, тому що при малому інтервалі дії імпульс сили можна вважати рівним нулю: У бойовиках часто присутні сцени, в яких після попадання кулі людини відкидає по ходу пострілу. На екрані це виглядає досить ефектно. Перевіримо, чи можливо це? Нехай маса людей М = 70 кг і він у момент попадання кулі знаходиться в стані спокою. Масу кулі приймемо рівною т = 9 г, а її швидкість v = 750 м / с. Якщо вважати, що після попадання кулі людина приходить в рух (насправді цьому може завадити сила тертя між підошвами та підлогою), то для системи людина-куля можна записати закон збереження імпульсу: р1 = р2. Перед попаданням кулі людина не рухається і відповідно до (9.9) імпульс системи р1 = m &8729; v 0. Будемо вважати, що куля застряє ... Читати далі »

При розгляді таких стрибків була отримана формула для розрахунку цієї роботи: Підставимо всі ці оцінки в співвідношення (9.12): Звідси отримаємо формулу для розрахунку граничної висоти стрибка: Якщо покласти максимальну швидкість рівною 9,5 м / с (ми не вибираємо максимальну швидкість рівної 10 , 5 м / с, тому що стрибун ще несе жердина), то отримаємо: У підрозділі (5.8) було введено поняття імпульсу довільного тіла і отримано рівняння (5.19), що описує зміна імпульсу під дією зовнішніх сил. Так як зміна імпульсу зумовлена лише зовнішніми силами, то рівняння (5.19) зручно застосовувати для опису взаємодій декількох тел. При цьому взаємодіючі тіла розглядають як одне складне тіло (систему тіл). Можна показати, що імпульс складного тіла (системи тіл) векторної дорівнює сумі імпульсів його частин: Для системи тел рівняння виду (5.13) записується без будь-яких змін: Зміна імпульсу системи тел одно імпульсу діючих на неї зовнішніх сил.

Розглянемо деякі приклади, що ілюструють ... Читати далі »

Відомо, що сила м'язів пропорційна другого ступеня характерних розмірів тіла (L), а маса - третього ступеня: F L2; т L3. У той же час глибина присідання пропорційна першого ступеня розмірів тіла: d L. Тоді з формули (9.11) випливає, що для тварин одного виду загальну відстань, на яку підніметься центр мас, не залежить від їх розмірів: І дійсно, маленький щурячий кенгуру (розміром з зайця) може стрибати на ту ж висоту, що і гігантський кенгуру (приблизно 2,5 м).

Відзначимо також, що більшість стрибають тварин (людина - виняток) можуть стрибати значно вище того відстані, на яку вони опускаються, присідаючи. Інакше кажучи, для них h багато більше d.

Кращий стрибок у висоту, який може виконати чоловік, підніме його центр мас приблизно на 0,6 м (h = 0,6 м). При стрибку м'язи ніг працюють на відстані приблизно 0,3 м (d = 0,3 м).

Таким чином, сила м'язів ніг, що виробляє стрибок, втричі перевищує діючу на спортсмена силу тяжіння.

При стрибку у висоту з ... Читати далі »

Далі велосипедист починає вкочували на інший пагорб. При цьому кінетична енергія переходить у потенційну.

Якщо висота другого пагорба менше висоти першого, то при підйомі на його вершину велосипедист витратить не всю кінетичну енергію. Тому він мине вершину і скотиться з протилежного схилу другу пагорба.

Якщо висота другого пагорба більше висоти першого, то велосипедист витратить всю кінетичну енергію, не досягши вершини, і зупиниться. Це відбудеться на висоті, що дорівнює первісної. Для того, щоб перевалити через вершину, велосипедист повинен збільшити механічну енергію за рахунок роботи ніг.

У реальному випадку велосипедист відчуває дію сили тертя, яка здійснює негативну роботу. Тому, якщо велосипедист не працює ногами, повна механічна енергія зберігатися не буде: Звідси випливає, що, чим менше сила тертя, тим менша робота вимагається від м'язів, тим менше стомлення і вище результати. Фірми, що займаються виробництвом спортивної техніки та спортивного ... Читати далі »

Тоді можна записати: Таким чином, у даному випадку сума кінетичної і потенційної енергій тіла залишилася незмінною. Ця сума називається повною механічною енергією тіла.

Повної механічною енергією тіла називається сума його потенційної і кінетичної енергій: Ми отримали закон збереження механічної енергії.

Якщо в системі діють лише консервативні сили, то повна механічна енергія що входять в систему тіл не змінюється: Е = const.

Іншими словами, для будь-яких двох моментів часу повні механічні енергії однакові: Закон збереження енергії в механіці має обмежений характер. Він не стверджує, що механічна енергія завжди зберігається, а лише вказує умову, за якої таке збереження має місце: роботу повинні здійснювати тільки консервативні сили. У цьому випадку при русі тіла відбувається перехід кінетичної енергії в потенційну або навпаки.

Якщо при русі на тіло діють не консервативні сили, які здійснюють роботу, то повна механічна енергія не зберігається. У ... Читати далі »

На ділянках 2-3 і 4-1 сила тяжіння перпендикулярна напрямку руху, і її робота дорівнює нулю: A2-3 = A4-1 = 0. На ділянці 3-4 сила тяжіння допомагає руху, і її робота позитивна: A3-4 = mgh. Повна робота на всьому шляху виходить рівною нулю: А1-2 + A2-3 + A3-4 + A4-1 =-mgh + mgh 0 = 0.

Не всі сили є потенційними. Наприклад, сила тертя ковзання завжди направлена проти руху тіла і її робота на всьому шляху - негативна. Сила тертя не консервативна.

Роботу консервативної сили зручно розраховувати через зменшення спеціальної величини - потенційної енергії. Отримаємо відповідну формулу.

Нехай тіло переходить з положення 1 в положення 2 Виберемо деяку точку простору (О) в якості точки відліку і розглянемо траєкторію руху, що проходить через цю точку: 1-О-2.

За властивості 1 робота на цій траєкторії така ж, як для прямого переходу 1-2: A1-0 + А0-2 = А1-2.

За властивості 2: А0-2 =-A2-0. Тому виконується рівність: Потенційній енергією тіла (En) наз ... Читати далі »

Прискорення в напрямку «груди-спина» переносяться людиною набагато легше і кровопостачання мозку якщо і порушується, то в помітно менших межах.

При перевантаженнях порушується координація довільних рухів. При цьому межі порушень залежать від стану й тренованості особи, що опинився в цих умовах, і пропорційні логарифму прискорення сили тяжіння. Здатність людини відновлювати координацію рухів при систематичному виконань навички в умовах перевантажень може служити відправним положенням для розробки загальних основ спеціальної фізичної підготовки космонавтів, але це не є предметом розгляду в даному підручнику.

Залежність механічних властивостей кісткових губчасті структур від мінеральної щільності МП: &963;

Як було показано вище, фізичні навантаження на організм людини, природні на Землі, у космосі відсутні. Тому під час космічних польотів виникає остеодистрофія, пов'язана зі станом невагомості. Знижується резистентність (опірність) кістково-опорного апа ... Читати далі »

За допомогою біомеханіки розробляються також засоби, що полегшують руху людини в незвичайних умовах.

При виконанні стандартних вправ або дій у людини виробляються певні стереотипи рухів, що забезпечують несвідоме досягнення необхідного результату. Так, при штовханні ядра, спортсмен інстинктивно впирається ногою, щоб не впасти при «віддачі»; бігун виконує рухи руками, що перешкоджають обертанню корпусу, і т. д. При цьому людина обов'язково взаємодіє з опорою, до якої його притискає сила тяжіння. У невагомості сила тяжіння відсутній і зникає звичне взаємодія з опорою. Тому стандартне виконання вправ або дій призводить появи істотних побічних ефектів. Так, закони збереження імпульсу і моменту імпульсу в умовах невагомості призводять до того, що людина, який кинув предмет, починає рухатися в протилежному напрямку і обертатися. При виконанні в невагомості вправи «кут» рух ніг гімнаста викличе відповідно до закону збереження моменту імпульсу зустрічне обертання корпусу. При заг ... Читати далі »

Тому можна сказати, що перевантаження відчуває тіло, що знаходиться в системі відліку, в якій сила тяжіння перевищує земну. Величину перевантаження прийнято характеризувати відношенням сили тяжіння, що діє в даній системі відліку, до сили тяжіння на Землі. Наприклад, якщо космічний корабель стартує з прискоренням а = 4g, то згідно з формулою (8.3) вага тіла в кораблі дорівнює 5mg, а вага тіла на землі дорівнює mg. Відношення цих величин дорівнює п'яти. Тому в кораблі людина відчуває п'ятикратну перевантаження.

Перевантаження відчуває і льотчик, що виводить літак з пікірування, Якщо радіус кривизни в нижній частині траєкторії - R і літак рухається зі швидкістю v, то виникає доцентровий ускореніенаправленное вгору. Отже, у нижній точці траєкторії льотчик тисне на сидіння з силою: Пропорції і розміри людського тіла, сила м'язів і міцність кісток пристосовані до існування в умовах земної сили тяжіння. Тому якщо людина виявляється в системі, де сила тяжіння значно перевищує зе ... Читати далі »