Тема 3. Тема 3

матеріал 13

Імпульс

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 38. Імпульс

Очікувані результати навчання

формулює самостійно або у співпраці з іншими проблему дослідження [12 ПРО 1.1.1]
формулює та обґрунтовує самостійно або у співпраці з іншими гіпотези відповідно до проблеми і мети дослідження, визначає завдання [12 ПРО 1.2.2]
формулює самостійно або у співпраці з іншими висновки за результатами досліджень та обґрунтовує їх [12 ПРО 1.5.2]
інтерпретує самостійно або у співпраці з іншими інформацію природничого змісту, представлену в різний спосіб [12 ПРО 2.2.2]
порівнює, аналізує самостійно або у співпраці з іншими природні і техногенні об’єкти, явища і процеси на основі наукових методів пізнання та законів природи [12 ПРО 3.1.1]
визначає самостійно або у співпраці з іншими аргументи/твердження, теорії, що ґрунтуються на наукових фактах і доказах [12 ПРО 4.1.1]
ідентифікує, формулює та аналізує самостійно або у співпраці з іншими життєву/навчальну проблему [12 ПРО 4.2.1]

Мета уроку: сформувати в учнів поняття імпульсу тіла та імпульсу сили, розвинути вміння виконувати розрахунки, пов’язані з імпульсом, через приклади з фізики, біомеханіки та медицини.

Очікувані результати для вчителя:

знають формули для обчислення імпульсу тіла та сили;
уміють розраховувати імпульс при прямолінійному русі;
розуміють фізичні основи безпечного гальмування, удару, руху крові;
проводять міжпредметні паралелі між фізикою та біологією;
демонструють вміння застосовувати імпульс у практичних задачах.

Очікувані результати для учнівства:

учні пояснюють поняття імпульсу тіла та імпульсу сили;
застосовують поняття імпульсу для розв’язування задач;
описують роль імпульсу в біологічних і медичних процесах;
виконують обчислення імпульсу в різних прикладних ситуаціях;
аналізують наслідки взаємодії тіл на основі зміни імпульсу.

Ключові слова:

імпульс тіла
імпульс сили
маса
швидкість
сила
час
кровообіг
травма
поглинання імпульсу
безпека

План уроку:

Мотиваційна частина
Теоретичний блок
2.1. Що таке імпульс тіла?
2.2. Поняття імпульсу сили
2.3. Значення імпульсу у фізиці
2.4. Біомедичні аспекти імпульсу
Практичний блок
Попрактикуймо самостійно
Рефлексія

1. Мотивація

Дружня порада вчителю

Тривалість до 3 хв.

Проблемне питання

Чому легше зупинити м’яч для гольфу, ніж кулю для боулінгу, навіть якщо вони рухаються з однаковою швидкістю?

Джерело: https://gemini.google.com/

Відповідь:

Зупинити м’яч для гольфу легше, ніж кулю для боулінгу, навіть якщо обидва рухаються з однаковою швидкістю, тому що куля для боулінгу має значно більшу масу, а отже – і більший імпульс. Щоб зупинити тіло з більшим імпульсом, потрібно прикласти більшу силу або діяти на нього довше, тому уповільнити або зупинити кулю для боулінгу складніше.

Чому футбольний воротар іноді «провалюється» у ворота, ловлячи сильний удар?

Джерело: https://chatgpt.com/

Відповідь:

Воротар іноді «провалюється» у ворота, ловлячи сильний удар, тому що м’яч, що летить з великою швидкістю, має значний імпульс. Під час ловлі м’яча імпульс передається тілу воротаря, і якщо удар дуже сильний, цей імпульс змінює стан руху воротаря, змушуючи його відкотитися назад або навіть впасти у ворота.

Чому для зменшення травм у спорті використовують м’які килимки?

Джерело: https://chatgpt.com/

Відповідь:

М’які килимки зменшують ризик травм у спорті, бо збільшують час, за який тіло спортсмена зупиняється після падіння. Імпульс сили визначається як зміна імпульсу тіла (Δp) поділена на час взаємодії (Δt). Збільшення часу гальмування (завдяки пружному килимку) зменшує діючу силу. Менша сила – менше навантаження на тіло, а отже – нижчий ризик травм.

Не забуваємо і про закон збереження енергії, – при падінні спортсмен має певну кінетичну енергію, яка при зіткненні з поверхнею повинна перейти в інші види енергії – деформацію, тепло, тощо.

Посилання на відео джерела:

https://youtu.be/isKtnPrreh4?feature=shared

Відео

https://youtu.be/E13h1E_Pc00?feature=shared

Відео

2. Теоретичний блок

Дружня порада вчителю

Тривалість до 20 хв.

Ознайомте учнів із поняттям імпульсу.

Наголосіть, що імпульс – це не «сила», а кількість руху.

Варто коротко нагадати учням, що таке вектор і чим векторна величина відрізняється від скалярної.

Поясніть, чому тіло з великою масою, навіть при малій швидкості, може мати великий імпульс.

Доцільно використовувати серією проблемних запитань для стимуляції мислення та обговорення, пов’язаних із впливом маси і швидкості на імпульс, зміною імпульсу та його наслідками у реальному житті.

Актуалізуючі питання:

Чому важко зупинити вантажівку на швидкості, навіть якщо вона рухається повільніше за легкову?

Як маса впливає на імпульс гімнаста, який виконує стрибок?

Чому маленький, але швидкий м’яч може боляче вдарити?

Чому м’яч зупиняється швидше на траві, ніж на льоду?

Чи можна сказати, що нерухоме тіло має імпульс?

Чому ремені безпеки зменшують дію імпульсу під час аварії?

Чому важко зупинити бігуна, що набрав швидкість?

Як змінюється імпульс тіла при стрибку з парашутом?

Як імпульс враховують у дизайні взуття для спортсменів?

2.1. Що таке імпульс тіла?

Імпульс тіла – це векторна фізична величина, яка характеризує кількість руху тіла. В СІ одиницею вимірювання імпульсу є

кг×м/с

Імпульс визначається як добуток маси тіла на його швидкість:

(1) $\begin{equation*} \vec{p} = m \cdot \vec{v} \end{equation*}$

де p – вектор імпульсу тіла, m – маса тіла, кг, v – вектор швидкості тіла, м/с.

або у скалярному вигляді

(2) $\begin{equation*} p - m \cdot v \end{equation*}$

де p – модуль вектора імпульсу, m – маса тіла, кг, v – модуль вектора швидкості, м/с.

Властивості імпульсу:

векторна величина – напрям імпульсу збігається з напрямом швидкості тіла;
залежить від маси та швидкості – чим більша маса або швидкість, тим більший імпульс;
нульовий імпульс – тіло в стані спокою має нульовий імпульс.

2.2. Поняття імпульсу сили

Дружня порада вчителю

Сформуйте розуміння поняття «імпульс сили» як фізичної величини, що описує зміну імпульсу тіла під дією сили протягом певного часу.

Підготуйте прості приклади й демонстрації.

Наприклад, розкажіть, як футболіст б’є по м’ячу – чим сильніше і довше діє удар, тим більше змінюється швидкість м’яча.

Або поясніть, як при стрибку важливо «відштовхнутися» від землі певною силою протягом певного часу.

Якщо на тіло діє сила протягом певного часу, то вона змінює його імпульс. Цю зміну описує інша величина – імпульс сили. Імпульс сили І може бути виміряний в Н × с.

Імпульс сили І дорівнює добутку сили, що діє на тіло, на час її дії:

(3) $\begin{equation*} \vec{I} = \vec{F} \cdot \Delta t \end{equation*}$

або у скалярному вигляді

(4) $\begin{equation*} I = F \cdot \Delta t \end{equation*}$

де І – модуль вектора імпульсу сили, Н × с, F – модуль вектора прикладеної сили, Н, ∆t – час дії сили, с.

Імпульс сили дорівнює зміні імпульсу тіла:

(5) $\begin{align*} \vec{F} \cdot \Delta t &= \vec{\Delta p} \\ \vec{\Delta p} &= m \cdot \vec{\Delta v} = m \cdot \vec{v} - m \cdot \vec{v}_0 \\ \Rightarrow \quad \vec{F} \cdot \Delta t &= m \cdot \vec{v} - m \cdot \vec{v}_0 \end{align*}$

або у скалярному вигляді

(6) $\begin{align*} F \cdot \Delta t - m \cdot \Delta v \end{align*}$

(7) $\begin{align*} F \cdot \Delta t &= m \cdot \vec{v} - m \cdot \vec{v}_0 \end{align*}$

2.3. Значення імпульсу у фізиці

Дружня порада вчителю

Поясніть, як знання про імпульс застосовується при розрахунках безпеки автомобілів, у спортивному тренуванні або під час запуску ракет.

Імпульс – одна з фундаментальних фізичних величин, яка дозволяє кількісно описати рух тіл та його зміну при взаємодіях.

Значення цієї величини проявляється у багатьох розділах фізики: від механіки до теорії відносності та квантової фізики.

Наприклад, у механіці імпульс зберігається при відсутності зовнішніх сил – цей закон пояснює, чому при зіткненнях або розлітанні частин сумарний імпульс системи залишається сталим.

У повсякденному житті імпульс важливий при аналізі аварій, спортивних ударів, роботи ракет і навіть при русі тварин – кожна дія, яка змінює швидкість об’єкта, пов’язана зі зміною його імпульсу.

Таким чином, поняття імпульсу дає змогу зрозуміти, як і чому змінюється рух тіл, і є базою для багатьох розрахунків у фізиці й техніці – від проєктування безпечних автомобілів (де враховують імпульс при зіткненнях) до розрахунку руху космічних апаратів при гравітаційних маневрах.

2.4. Біомедичні аспекти імпульсу

Дружня порада вчителю

Поясніть учням, як серце «розганяє» кров при кожному ударі й чому імпульс крові важливий для розуміння роботи серцево-судинної системи.

Акцентуйте увагу на наслідки змін імпульсу у медицині так і при фізичних навантаженнях.

Серце є природним прикладом «біологічного насоса», що працює завдяки м’язовим скороченням. Кожне скорочення серцевого м’яза створює силу, яка діє на кров упродовж короткого проміжку часу – і таким чином надає крові імпульсу. Знання про імпульс крові використовується в медицині для розуміння роботи серця, розрахунку навантажень і навіть при розробці штучних серцевих клапанів або насосів.

Якщо відомий об’єм порції крові V, що викидається серцем при кожному ударі, її густина ρ та швидкість v, то імпульс крові визначаємо як:

(8) $\begin{equation*} p = \rho \cdot V \cdot v \end{equation*}$

де ρ– імпульс крові, – густина крові, кг/м³, V – об’єм порції крові, м³, v – швидкість руху крові, м/с.

Пульс, який ми відчуваємо на променевій артерії або сонній артерії, – це наслідок імпульсу, переданого крові серцем. Зміна імпульсу крові забезпечує її постійний рух і розподіл кисню й поживних речовин по організму.

Зміни у швидкості кровотоку (імпульсі крові) можуть свідчити про проблеми із серцево-судинною системою – наприклад, при звуженні судин або серцевій недостатності.

Під час реабілітації після травм або операцій важливо контролювати навантаження на м’язи й суглоби. Коли пацієнт виконує вправи (наприклад, підйом гантелі), м’язи діють на снаряд із певною силою протягом певного часу – створюється імпульс.

Фізіотерапевт може виміряти швидкість підйому снаряда або використати сенсори, щоб оцінити імпульс, який розвиває пацієнт. Регулюючи навантаження й час виконання, можна безпечно нарощувати силу й витривалість м’язів.

3. Практичний блок

Дружня порада вчителю

Тривалість до 15 хв.

Завдання № 1

(Імпульс кулі)

Куля масою 10 г летить зі швидкістю 500 м/с. Який імпульс кулі?

Відповідь:

(9) $\begin{equation*} p = m \cdot v \end{equation*}$

m = 10 г = 0, 01 кг – маса кулі,

v = 500 м/с – швидкість кулі,

p= 0,01 кг×500 м/с= 5 кг×м/с

Завдання № 2

(Фізіотерапія)

Під час фізіотерапії пацієнт підняв гантель масою 2 кг на висоту 0,5 м за 2 с. Знайди середню силу й імпульс цієї сили.

Відповідь:

(10) $\begin{align*} F &= m \cdot g \\ I &= F \cdot \Delta t \label{eq:impulse_from_gravity} \end{align*}$

m = 2 кг – маса гантелі,

g = 9,8 м/с²– прискорення вільного падіння,

h = 0,5 м – висота підйому.

∆t = 2 с – час дії.

F= 2 кг × 9,8 м/с²= 19,6 Н

І = 19,6 Н × 2 с = 39,2 Н × с

Завдання № 3

(Швидкість м’яча)

На скільки зміниться швидкість м’яча масою 0,4 кг, якщо на нього діятиме сила 5 Н протягом 0,5 с?

Відповідь:

(11) $\begin{align*} F \cdot \Delta t &= m \cdot \Delta v \\ \Delta v &= \frac{F \cdot \Delta t}{m} \label{eq:velocity_from_impulse} \end{align*}$

m = 0,4 кг – маса м’яча,

F= 5 Н – діюча сила,

∆t= 0,5 с – час дії.

(12) $\begin{equation*} \Delta v = \frac{F \cdot \Delta t}{m} = \frac{5 \, \text{Н} \cdot 0{,}5 \, \text{с}}{0{,}4 \, \text{кг}} = \frac{2{,}5}{0{,}4} = 6{,}25 \, \text{м/с} \end{equation*}$

Завдання № 4

(Імпульс крові)

Серце викидає 70 мл крові при кожному ударі. Знайди імпульс крові, якщо швидкість крові 0,3 м/с. Густина крові ρ = 1060 кг/м³.

Відповідь:

(13) $\begin{equation*} p = \rho \cdot V \cdot v \end{equation*}$

V = 70 мл = 70 × 10^-6 м³ – об’єм крові,

ρ = 1060 кг/м³ – густина крові,

v = 0,3 м/с – швидкість крові.

p= 1060 кг/^м3 × 70 10^-6 м³ × 0,3 м/с = 0,022 кг × м/с

Завдання № 5

(Час гальмування)

Розрахуй час гальмування велосипедиста, якщо він рухався зі швидкістю 5 м/с, а сила гальмування 70 Н. Маса велосипедиста з велосипедом 80 кг.

Відповідь:

(14) $\begin{align*} F \cdot \Delta t &= m \cdot \Delta v \\ \Delta t &= \frac{m \cdot \Delta v}{F} \label{eq:time_from_impulse} \end{align*}$

m = 80 кг – маса велосипедиста з велосипедом,

F= 70 Н – сила гальмування,∆v = 5 м/с – зміна швидкості до повної зупинки.

(15) $\begin{equation*} \Delta t = \frac{m \cdot \Delta v}{F} = \frac{80 \, \text{кг} \cdot 5 \, \text{м/с}}{70 \, \text{Н}} = \frac{400}{70} = 5{,}71 \, \text{с} \end{equation*}$

Завдання № 6

(Імпульс сили)

Футбольний м’яч масою 0,45 кг котиться зі швидкістю 12 м/с. Гравець ударяє м’яч і змінює його швидкість до 20 м/с. Знайди імпульс сили, якщо удар тривав 0,05 с.

Відповідь:

(16) $\begin{equation*} I = F \cdot \Delta t = m \cdot v - m \cdot v_0 = m \cdot (v - v_0) \end{equation*}$

m = 0,45 кг – маса м’яча,

v₀ = 12 м/с – початкова швидкість,

v = 20 м/с – кінцева швидкість,

∆t= 0,05 с – час дії.

І= 0,45 кг(20 м/с-12 м/с)= 3,6 Н×с

4. Попрактикуймо самостійно

Дружня порада вчителю

Тривалість до 5 хв.

Заздалегідь підготуйте кожному учню індивідуально або на пару похилу площину з регульованою висотою, легкий дерев’яний брусочок, рулетку.

Переконайтеся, що площина й поверхня для котіння гладкі та без перешкод.

Продемонструйте учням формули розрахунку швидкості й імпульсу:

(17) $\begin{align*} v &= \sqrt{2 \cdot g \cdot h} \\ p &= m \cdot v \label{eq:momentum_from_fall} \end{align*}$

Під час експерименту зверни увагу учнів на точність вимірювання висоти й відстані зміщення бруска.

Наголосити на безпечному скочуванні кульок і прибиранні після кожного запуску.

Запропонуй учням пояснити, чому важча кулька сильніше впливає на брусок.

Разом із учнями зробити висновки про зв’язок імпульсу й результату взаємодії тіл.

Міні-дослід: «Дослідження імпульсу кульок різної маси»

Мета: дослідити імпульс при зіткненні кульок різної маси з перешкодою.

Обладнання:

Дві кульки різної (заздалегідь відомої) маси
Похила площина або жолоб для скочування
Лінійка або мірна стрічка
Поверхня для зупинки кульок
Бруски

Хід роботи:

Встанови похилу площину на певній висоті й приготуй поверхню для зупинки кульок.
Виміряй висоту скочування для кожної кульки окремо. Розрахуй їхню швидкість у кінці похилої площини за формулою:

(18) $\begin{equation*} v = \sqrt{2 \cdot g \cdot h} \end{equation*}$

Розрахуй імпульси кульок:

(19) $\begin{equation*} p = m \cdot v \end{equation*}$

Розташуй на кінці похилої площини або котильної доріжки легкий дерев’яний брусочок (наприклад, масою 100-200 г), який може легко зсуватись по поверхні. По черзі скочуй кожну кульку, щоб вона вдарила брусочок. Після удару виміряй відстань, на яку змістився брусочок (за допомогою лінійки чи рулетки):

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Порівняй результати для кульок різної маси.

Висновок:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Рефлексія

Дружня порада вчителю

Тривалість до 2 хв.

Заохочуйте учнів бути чесними та відвертими у своїх роздумах.

«5 балів»

Оціни від 1 до 5 балів тезиси:

«Я можу пояснити, що таке імпульс»

Твій бал _________

«Я вмію обчислювати імпульс тіла та імпульс сили»

Твій бал _________

«Я розумію, як імпульс впливає на безпеку в житті та побуті»

Твій бал _________

У вільний від відпочинку час:

Дружня порада вчителю

Рекомендуйте цікаві відео для самостійного ознайомлення з подальшим його аналізом

Проглянь відео https://youtu.be/FmytLW49l5Msi=Za0xCq6FRogiaNqr

Відео

Та сформуй 3 питання з теми «Імпульс»:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 38. Імпульс

Робочий аркуш учнівства

Очікувані результати навчання

Мета уроку: сформувати в учнів поняття імпульсу тіла та імпульсу сили, розвинути вміння виконувати розрахунки, пов’язані з імпульсом, через приклади з фізики, біомеханіки та медицини.

Очікувані результати для учнівства:

учні пояснюють поняття імпульсу тіла та імпульсу сили;
застосовують поняття імпульсу для розв’язування задач;
описують роль імпульсу в біологічних і медичних процесах;
виконують обчислення імпульсу в різних прикладних ситуаціях;
аналізують наслідки взаємодії тіл на основі зміни імпульсу.

Ключові слова:

імпульс тіла
імпульс сили
маса
швидкість
сила
час
кровообіг
травма
поглинання імпульсу
безпека

План уроку:

Мотиваційна частина
Теоретичний блок
2.1. Що таке імпульс тіла?
2.2. Поняття імпульсу сили
2.3. Значення імпульсу у фізиці
2.4. Біомедичні аспекти імпульсу
Практичний блок
Попрактикуймо самостійно
Рефлексія

1. Мотивація

Проблемне питання

Чому легше зупинити м’яч для гольфу, ніж кулю для боулінгу, навіть якщо вони рухаються з однаковою швидкістю?

Джерело: https://gemini.google.com/

Чому футбольний воротар іноді «провалюється» у ворота, ловлячи сильний удар?

Джерело: https://chatgpt.com/

Чому для зменшення травм у спорті використовують м’які килимки?

Джерело: https://chatgpt.com/

Посилання на відео джерела:

https://youtu.be/isKtnPrreh4?feature=shared

Відео

https://youtu.be/E13h1E_Pc00?feature=shared

Відео

2. Теоретичний блок

2.1. Що таке імпульс тіла?

Імпульс тіла – це векторна фізична величина, яка характеризує кількість руху тіла. В СІ одиницею вимірювання імпульсу є

кг×м/с

Імпульс визначається як добуток маси тіла на його швидкість:

(20) $\begin{equation*} \vec{p} = m \cdot \vec{v} \end{equation*}$

де p – вектор імпульсу тіла, m – маса тіла, кг, v – вектор швидкості тіла, м/с.

або у скалярному вигляді

(21) $\begin{equation*} p - m \cdot v \end{equation*}$

де p – модуль вектора імпульсу, m – маса тіла, кг, v – модуль вектора швидкості, м/с.

Властивості імпульсу:

векторна величина – напрям імпульсу збігається з напрямом швидкості тіла;
залежить від маси та швидкості – чим більша маса або швидкість, тим більший імпульс;
нульовий імпульс – тіло в стані спокою має нульовий імпульс.

2.2. Поняття імпульсу сили

Якщо на тіло діє сила протягом певного часу, то вона змінює його імпульс. Цю зміну описує інша величина – імпульс сили. Імпульс сили І може бути виміряний в Н × с.

Імпульс сили І дорівнює добутку сили, що діє на тіло, на час її дії:

(22) $\begin{equation*} \vec{I} = \vec{F} \cdot \Delta t \end{equation*}$

або у скалярному вигляді

(23) $\begin{equation*} I = F \cdot \Delta t \end{equation*}$

де І – модуль вектора імпульсу сили, Н × с, F – модуль вектора прикладеної сили, Н, ∆t – час дії сили, с.

Імпульс сили дорівнює зміні імпульсу тіла:

(24) $\begin{align*} \vec{F} \cdot \Delta t &= \vec{\Delta p} \\ \vec{\Delta p} &= m \cdot \vec{\Delta v} = m \cdot \vec{v} - m \cdot \vec{v}_0 \\ \Rightarrow \quad \vec{F} \cdot \Delta t &= m \cdot \vec{v} - m \cdot \vec{v}_0 \end{align*}$

або у скалярному вигляді

(25) $\begin{align*} F \cdot \Delta t - m \cdot \Delta v \end{align*}$

(26) $\begin{align*} F \cdot \Delta t &= m \cdot \vec{v} - m \cdot \vec{v}_0 \end{align*}$

2.3. Значення імпульсу у фізиці

Імпульс – одна з фундаментальних фізичних величин, яка дозволяє кількісно описати рух тіл та його зміну при взаємодіях.

Значення цієї величини проявляється у багатьох розділах фізики: від механіки до теорії відносності та квантової фізики.

Наприклад, у механіці імпульс зберігається при відсутності зовнішніх сил – цей закон пояснює, чому при зіткненнях або розлітанні частин сумарний імпульс системи залишається сталим.

У повсякденному житті імпульс важливий при аналізі аварій, спортивних ударів, роботи ракет і навіть при русі тварин – кожна дія, яка змінює швидкість об’єкта, пов’язана зі зміною його імпульсу.

Таким чином, поняття імпульсу дає змогу зрозуміти, як і чому змінюється рух тіл, і є базою для багатьох розрахунків у фізиці й техніці – від проєктування безпечних автомобілів (де враховують імпульс при зіткненнях) до розрахунку руху космічних апаратів при гравітаційних маневрах.

2.4. Біомедичні аспекти імпульсу

Серце є природним прикладом «біологічного насоса», що працює завдяки м’язовим скороченням. Кожне скорочення серцевого м’яза створює силу, яка діє на кров упродовж короткого проміжку часу – і таким чином надає крові імпульсу. Знання про імпульс крові використовується в медицині для розуміння роботи серця, розрахунку навантажень і навіть при розробці штучних серцевих клапанів або насосів.

Якщо відомий об’єм порції крові V, що викидається серцем при кожному ударі, її густина ρ та швидкість v, то імпульс крові визначаємо як:

(27) $\begin{equation*} p = \rho \cdot V \cdot v \end{equation*}$

де ρ– імпульс крові, – густина крові, кг/м³, V – об’єм порції крові, м³, v – швидкість руху крові, м/с.

Пульс, який ми відчуваємо на променевій артерії або сонній артерії, – це наслідок імпульсу, переданого крові серцем. Зміна імпульсу крові забезпечує її постійний рух і розподіл кисню й поживних речовин по організму.

Зміни у швидкості кровотоку (імпульсі крові) можуть свідчити про проблеми із серцево-судинною системою – наприклад, при звуженні судин або серцевій недостатності.

Під час реабілітації після травм або операцій важливо контролювати навантаження на м’язи й суглоби. Коли пацієнт виконує вправи (наприклад, підйом гантелі), м’язи діють на снаряд із певною силою протягом певного часу – створюється імпульс.

Фізіотерапевт може виміряти швидкість підйому снаряда або використати сенсори, щоб оцінити імпульс, який розвиває пацієнт. Регулюючи навантаження й час виконання, можна безпечно нарощувати силу й витривалість м’язів.

3. Практичний блок

Завдання № 1

(Імпульс кулі)

Куля масою 10 г летить зі швидкістю 500 м/с. Який імпульс кулі?

Завдання № 2

(Фізіотерапія)

Під час фізіотерапії пацієнт підняв гантель масою 2 кг на висоту 0,5 м за 2 с. Знайди середню силу й імпульс цієї сили.

Завдання № 3

(Швидкість м’яча)

На скільки зміниться швидкість м’яча масою 0,4 кг, якщо на нього діятиме сила 5 Н протягом 0,5 с?

Завдання № 4

(Імпульс крові)

Серце викидає 70 мл крові при кожному ударі. Знайди імпульс крові, якщо швидкість крові 0,3 м/с. Густина крові ρ = 1060 кг/м³.

Завдання № 5

(Час гальмування)

Розрахуй час гальмування велосипедиста, якщо він рухався зі швидкістю 5 м/с, а сила гальмування 70 Н. Маса велосипедиста з велосипедом 80 кг.

Завдання № 6

(Імпульс сили)

Футбольний м’яч масою 0,45 кг котиться зі швидкістю 12 м/с. Гравець ударяє м’яч і змінює його швидкість до 20 м/с. Знайди імпульс сили, якщо удар тривав 0,05 с.

4. Попрактикуймо самостійно

Міні-дослід: «Дослідження імпульсу кульок різної маси»

Мета: дослідити імпульс при зіткненні кульок різної маси з перешкодою.

Обладнання:

Дві кульки різної (заздалегідь відомої) маси
Похила площина або жолоб для скочування
Лінійка або мірна стрічка
Поверхня для зупинки кульок
Бруски

Хід роботи:

Встанови похилу площину на певній висоті й приготуй поверхню для зупинки кульок.
Виміряй висоту скочування для кожної кульки окремо. Розрахуй їхню швидкість у кінці похилої площини за формулою:

(28) $\begin{equation*} v = \sqrt{2 \cdot g \cdot h} \end{equation*}$

Розрахуй імпульси кульок:

(29) $\begin{equation*} p = m \cdot v \end{equation*}$

Розташуй на кінці похилої площини або котильної доріжки легкий дерев’яний брусочок (наприклад, масою 100-200 г), який може легко зсуватись по поверхні. По черзі скочуй кожну кульку, щоб вона вдарила брусочок. Після удару виміряй відстань, на яку змістився брусочок (за допомогою лінійки чи рулетки):

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Порівняй результати для кульок різної маси.

Висновок:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Рефлексія

«5 балів»

Оціни від 1 до 5 балів тезиси:

«Я можу пояснити, що таке імпульс»

Твій бал _________

«Я вмію обчислювати імпульс тіла та імпульс сили»

Твій бал _________

«Я розумію, як імпульс впливає на безпеку в житті та побуті»

Твій бал _________

У вільний від відпочинку час:

Проглянь відео https://youtu.be/FmytLW49l5Msi=Za0xCq6FRogiaNqr

Відео

Та сформуй 3 питання з теми «Імпульс»:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Завантажити матеріал (PDF)

Ділись та обговорюй важливе