8 Билет. Законы сохранения количества движения(импульса), энергии и момента количества движения, их применение в технике и технологиях.

Зако́н сохране́ния и́мпульса (Зако́н сохране́ния количества движения) утверждает, что сумма импульсов всех тел (или частиц) замкнутой системы есть величина постоянная.

В классической механике закон сохранения импульса обычно выводится как следствие законов Ньютона. Из законов Ньютона можно показать, что при движении в пустом пространстве импульс сохраняется во времени, а при наличии взаимодействия скорость его изменения определяется суммой приложенных сил.

Как и любой из фундаментальных законов сохранения, закон сохранения импульса описывает одну из фундаментальных симметрий, — однородность пространства.

Закон сохранения энергии

В основе закона сохранения энергии лежит однородность времени, т.е. равнозначность всех моментов времени, заключающаяся в том, что замена момента времени t₁ моментом времени t₂ без изменения значений координат и скоростей тел не изменяет механических свойств системы. Поведение системы, начиная с момента t₂, будет таким же, каким оно было бы, начиная с момента t₁.

Закон сохранения энергии имеет всеобщий характер. Он применим ко всем без исключения процессам, происходящим в природе. Полное количество энергии в изолированной системе тел и полей всегда остается постоянным; энергия лишь может переходить из одной формы в другую. Этот факт является проявлением неуничтожаемости материи и ее движения.

Закон сохранения момента импульса

закон сохранения момента импульса, который гласит, что момент импульса замкнутой системы материальных точек остается постоянным. Разумеется, будет оставаться постоянным и момент импульса замкнутой системы относительно любой оси, проходящей через точку О.

Момент импульса сохраняется и для незамкнутой системы, если сумма моментов внешних сил равна нулю. Сохраняется момент импульса системы относительно оси z при условии, что сумма моментов внешних сил относительно этой оси равна нулю. В основе закона сохранения момента импульса лежит изотропия пространства, т.е. одинаковость свойств пространства по всем направлениям. Поворот замкнутой системы частиц без изменения их взаимного расположения (конфигурации) и относительных скоростей не изменяет механических свойств системы. Движение частиц друг относительно друга после поворота будет таким же, каким оно было бы, если бы поворот не был осуществлен.

Принцип реактивного движения был известен еще в Древней Греции. За 120 лет до новой эры Герон Александрийский построил паровой "реактивный двигатель".

Он состоял из наполненного водой закрытого сосуда и пустой сферы с двумя отводными трубочками, загнутыми на концах в противоположные стороны. Сосуд ставился на огонь. Образующийся при кипении воды пар вызывал значительное повышение давления в сфере и устремлялся по трубочкам наружу с большой скоростью. Сфера начинала вращаться в направлении, противоположном направлению вытекания пара из трубочки. Это была первая реактивная паровая турбина. Сейчас реактивный принцип находит широкое применение на практике, прежде всего в авиации.

Что такое современный реактивный двигатель? Представьте себе расширяющуюся внутри трубу (диффузор) с открытым передним отверстием, которая движется в воздушной среде. Давление и температура воздуха в трубе растут. Где-то в середине трубы в уплотненный воздух (газодинамическое уплотнение) впрыскивается горючее, и вследствие высокой температуры воздуха в трубе оно самопроизвольно загорается. При горении воздух нагревается еще больше, его давление повышается (термодинамическое уплотнение) и он устремляется в заднюю часть трубы, которая имеет форму расширяющегося сопла (сопло Лаваля).