Футболист, сообщая мячу массой 0,5 кг скорость 20 м/сек ударом ноги, длящимся 1/100 сек, прикладывает к мячу силу, которая дается соотношением
F∙1/100 = (0,5 кг х 20 м/сек) — (0,5 кг х 0)
F = 10/0,01 = 1000 ньютон ~= 100 кГ.
Носок бутсы должен быть очень крепким.
Борец, когда его бросают на ковер, пытается по возможности удлинить время «приземления», расслабив мышцы и распределяя удар об пол на ряд последовательных столкновений, в которых участвовали бы лодыжки, колени, бедра, ребра, плечи.
Перераспределение количества движения
При столкновении тел происходит обмен количеством движения, перераспределение количества движения между телами.
Понаблюдайте за описанным ниже опытом и установите, приобретается или теряется количество движения при столкновениях.
ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ОПЫТ
Опыт 1. Тележка, движущаяся по рельсовому пути, наклоненному для компенсации трения, налетает на неподвижную тележку; обе тележки сцепляются буферами и продолжают двигаться вместе. На первой тележке укреплена полоска картона, и с помощью фотоэлемента и часов можно определить скорость тележки. Второй фотоэлемент с часами позволяет определить скорость сцепленных тележек после столкновения.
На фиг. 194 показана схема такого опыта.
Фиг. 194. Столкновения.
Часы I показывают время, за которое картонная полоска на тележке А проходит мимо фотоэлемента до столкновения. Часы II показывают время прохождения картонной полоски мимо фотоэлемента после столкновения, когда тележки сцепляются.
Тележка А массой 2,00 кг налетает на стоящую неподвижно тележку В, масса которой равна 4,00 кг. После столкновения тележки сцепляются (суммарная масса их оказывается равной 6,00 кг) и продолжают двигаться вместе с меньшей скоростью. Перед столкновением картонная полоска длиной 0,5 м, укрепленная на тележка А (которая двигалась равномерно), прошла мимо первого фотоэлемента за 0,40 сек. (Мимо второго фотоэлемента тележка А прошла бы тоже за 0,40 сек до столкновения). После столкновения картонная полоска прошла мимо второго фотоэлемента за 1,20 сек. (Полоска была укреплена на тележке А, но поскольку обе тележки после столкновения оказались сцепленными, время прохождения мимо второго фотоэлемента характеризует скорость обеих тележек.) Таким образом, до столкновения:
Скорость тележки А = 0,50 м/0,40 сек = 1,25 м/сек,
Скорость тележки В = 0 м/сек;
После столкновения:
Скорость сцепленных тележек А + В = 0,50 м/1,20 сек = 0,417 м/сек.
Вычислим теперь суммарное количество движения до и после столкновения и посмотрим, приобретается ли количество движения при столкновении или теряется:
до столкновения
Количество движения тележек = (2,00 кг)∙(1,25 м/сек)Тележка А + (4,00 кг)∙(0 м/сек)Тележка В неподвижна = 2,500 кг∙м/сек.
после столкновения:
Количество движения сцепленных тележек = (6,00 кг)∙(0,417 м/сек), = 2,502 кг∙м/сек.
Совпадение в этом случае получилось превосходное, но мы оперировали здесь выдуманными числами. Вам стоит посмотреть как можно больше настоящих демонстрационных опытов, и нужно знать их результат. Все реальные опыты показывают, что в пределах точности, которую обеспечивают приборы, количество движения не приобретается, не теряется, а происходит лишь обмен количеством движения или перераспределение его между телами.
Этот вывод не зависит от рода столкновения. Идет ли речь о легком упругом соударении, столкновении, при котором тела «склеиваются» друг с другом, или о страшном столкновении, сопровождающемся превращением огромных количеств кинетической энергии в теплоту, — все равно количество движения сохраняется. Это дает нам очень важный путеводный принцип, позволяющий произвести анализ столкновений:
ПРИОБРЕТЕННОЕ КОЛИЧЕСТВО ДВИЖЕНИЯ = ПОТЕРЯ КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ