Comprensione del momento in fisica

Il momento è una quantità derivata, calcolata moltiplicando la massa, m (una quantità scalare), volte la velocità, v (una quantità vettoriale). Ciò significa che lo slancio ha una direzione e quella direzione è sempre la stessa direzione della velocità del movimento di un oggetto. La variabile utilizzata per rappresentare lo slancio è p. L'equazione per calcolare il momento è mostrata di seguito.

Equazione per il momento

p = mv

Le unità di impulso SI sono chilogrammi volte metri al secondo, oppure kg*m/S.

Componenti vettoriali e momento

Come quantità vettoriale, il momento può essere suddiviso in vettori componenti. Quando si osserva una situazione su una griglia di coordinate tridimensionale con le indicazioni etichettate X, y, e z. Ad esempio, puoi parlare della componente di slancio che va in ciascuna di queste tre direzioni:

p_X = mv_X
p_y = mv_y
p_z = mv_z

Questi vettori componenti possono quindi essere ricostituiti insieme usando le tecniche della matematica vettoriale, che include una comprensione di base della trigonometria. Senza entrare nelle specifiche del trigro, le equazioni vettoriali di base sono mostrate di seguito:

p = p_X + p_y + p_z = mv_X + mv_y + mv_z

Conservazione della quantità di moto

Una delle proprietà importanti della quantità di moto e il motivo per cui è così importante nel fare la fisica è che è una Conserve quantità. Lo slancio totale di un sistema rimarrà sempre lo stesso, indipendentemente dai cambiamenti che il sistema subisce (fintanto che non vengono introdotti nuovi oggetti che portano lo slancio, cioè).

Il motivo per cui questo è così importante è che consente ai fisici di effettuare misurazioni del sistema prima e dopo la modifica del sistema e di trarre conclusioni su di esso senza dover effettivamente conoscere ogni dettaglio specifico della collisione stessa.

Considera un classico esempio di due palle da biliardo che si scontrano insieme. Questo tipo di collisione si chiama an collisione elastica. Si potrebbe pensare che per capire cosa accadrà dopo la collisione, un fisico dovrà studiare attentamente gli eventi specifici che si verificano durante la collisione. Questo in realtà non è il caso. Invece, puoi calcolare lo slancio delle due sfere prima della collisione (p_1i e p_2i, dove la io sta per "iniziale"). La somma di questi è lo slancio totale del sistema (chiamiamolo p_T, dove "T" sta per "totale) e dopo la collisione - lo slancio totale sarà uguale a questo, e viceversa. Il momento delle due sfere dopo la collisione è p_1f e p_1f, dove la f sta per "finale". Ciò si traduce nell'equazione:

p_T = p_1i + p_2i = p_1f + p_1f

Se conosci alcuni di questi vettori di quantità di moto, puoi usarli per calcolare i valori mancanti e costruire la situazione. In un esempio di base, se sai che la palla 1 era a riposo (p_1i = 0) e si misura la velocità delle sfere dopo la collisione e la si utilizza per calcolare i loro vettori di quantità di moto, p_1f e p_2f, puoi usare questi tre valori per determinare esattamente lo slancio p_2i deve essere stato. Puoi anche usarlo per determinare la velocità della seconda palla prima della collisione da allora p / m = v.

Un altro tipo di collisione si chiama an collisione anelastica, e questi sono caratterizzati dal fatto che l'energia cinetica viene persa durante la collisione (di solito sotto forma di calore e suono). In queste collisioni, tuttavia, lo slancio è conservato, quindi il momento totale dopo la collisione è uguale al momento totale, proprio come in una collisione elastica:

p_T = p_1i + p_2i = p_1f + p_1f

Quando la collisione ha come risultato che i due oggetti si "attaccano" insieme, si chiama a collisione perfettamente anelastica, perché è stata persa la massima quantità di energia cinetica. Un classico esempio di ciò è sparare un proiettile in un blocco di legno. Il proiettile si ferma nel legno e i due oggetti che si stavano muovendo ora diventano un singolo oggetto. L'equazione risultante è: