ПРИМЕРЫ ИЗМЕНЕНИЙ КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ
Опыт 2. Грубый опыт со столами на колесах. Студенты А и В сидят на двух столах, снабженных колесиками на шарикоподшипниках (роликовых коньках). Оба стола в начальный момент неподвижны и достаточно удалены друг от друга. Студенты тянут за веревку, и столы сближаются (фиг. 198), пока не столкнутся.
Фиг. 198. Грубый эксперимент.
Если массы (студент + стол) не равны, то туго натянутая веревка сообщает им неодинаковые ускорения. Сближаясь, обе массы приобретают неодинаковые скорости. При столкновении они сводят к нулю количество движения друг друга, и движение прекращается.
Опыт иллюстрирует изменение количества движения, но не дает доказательства его сохранения, если только не измерять приобретаемые количества движения.
Задача 3.
При сближении столов в описанном выше демонстрационном опыте веревка все время туго натянута, ее тянут к себе оба студента или один из них. Предположим, что:
а) студент А крепко держит свой конец веревки, а студент В тянет веревку к себе, поддерживая натяжение постоянным и равным 100 ньютон, или
б) студент В крепко держит свой конец веревки, а студент А тянет веревку к себе, поддерживая натяжение постоянным и равным 100 ньютон, или
в) студенты А и В тянут веревку каждый к себе, поддерживая натяжение постоянным и равным 100 ньютон.
Какие различия вы рассчитываете заметить для этих трех случаев:
1) В относительном движении обоих столов?
2) В движении студента А и стола, на котором он сидит?
(Указание. Студент А и стол обладают определенной массой, к которой приложена сила 100 ньютон.)
3) В количестве веревки, накапливающемся на каждом столе?
Опыт 3. Тележки, расталкиваемые пружиной (фиг. 199).
Фиг. 199. Движение тележек, расталкиваемых пружиной.
Две игрушечные тележки помещены посередине рельсового пути, у которого компенсировано трение для движения тележек в разные стороны. Между тележками помещена сжатая пружина, которая стремится оттолкнуть их друг от друга, но тележки связаны нитью. Когда нить пережигают, пружина расталкивает тележки, сообщая каждой из них некоторое количество движения; затем пружина перестает действовать, и тележки движутся равномерно.
Если тележки обладают одинаковыми массами, то, как показывают эксперименты, они движутся с равными и противоположно направленными скоростями, например: если тележка А проходит 1 м до какой-то отметки, то тележка В проходит за это же время 1 м в противоположном направлении. Значит, поскольку скорости равны и противоположно направлены (v и —v), а массы равны, количество движения Mv, приобретаемое тележкой В, равно и противоположно по направлению количеству движения —Mv, приобретаемому тележкой А.
Если масса тележки В вдвое больше массы тележки А, то тележка В приобретает вдвое меньшую скорость; если тележка А проходит 1 м, то тележка В проходит за это же время 1/2 м. Если в этом случае тележка А приобретает количество движения —Mv, то тележка В приобретает количество движения 2M(1/2v), направленное в противоположную сторону.
В каждом из этих случаев изменения количества движения равны и противоположны друг другу. Опыты с другими массами, например, когда тело с массой М налетает на тело с массой 3М или тело с массой 2М налетает на тело с массой М, дают аналогичные результаты.
Опыт 4. Опыт с тележками, связанными посредством растянутой пружины (фиг. 200). Этот опыт с игрушечными тележками представляет собой видоизменение опыта 2.
Фиг. 200. Движение тележек навстречу друг другу под действием растянутой пружины.