선형 운동량 보존 법칙

소개

입자의 선형 운동량은 입자의 질량 및 그 입자의 속도의 생성물로도 알려져 있습니다. 벡터 수량입니다. 선형 운동량의 보존은 물리 및 기타 과학의 필수 원칙입니다. 예를 들어, 공이 공기에 수평으로 던져지면 공에 의해 얻은 선형 운동량은 던지기에 의해 잃어버린 선형 운동량을 취소해야합니다.

또한 질량이없는 입자와 마찬가지로 파괴 될 수는 없지만 형태 만 변경합니다. 이 행동의 유명한 예는 당구대에있는 두 개의 당구 공 사이의 충돌입니다. 볼은 서로의 상호 작용으로 인한 선형 운동량의 변화를 경험합니다. 운동량은 → p

로 표시됩니다

선형 모멘트의 보존 m

선형 운동량 보존 법칙에 따라 , 순 외부 힘이 작용하지 않으면 신체 시스템의 순 속도는 일정하게 유지됩니다.

이것은보다 일반적인 법의 특별한 경우입니다. 폐쇄 시스템의 에너지의 순 변화는 그것에 대한 외부 작업의 합계와 내부 에너지의 진화와 같습니다. 운동량은 정확한 힘의 아날로그는 아니지만 많은 실제 상황에서 비슷하게 행동합니다. 그러므로 우리는 그들 사이에 유용한 비유를 그릴 수 있습니다. 특히 :

에너지는 크기가 있지만 방향이없는 스칼라 수량입니다. 운동량은 크기와 방향을 모두 갖는 벡터 수량입니다. 몸 시스템에서 순 외부 힘이 정확히 0이라면 시스템의 운동량은 항상 일정하게 유지됩니다.

선형 운동량 공식의 보존

선형 운동량의 보존의 원리 두 객체가 충돌하면 다른 외부 힘이 충돌하는 물체에 작용하지 않으면 충돌 전후의 총 운동량이 항상 동일하다고 말합니다.

법은 기본 물리법으로 받아 들여집니다. 그것은 아 원자에서 은하계에 이르기까지 모든 경우에 유지됩니다. 예를 들어, 당시에 이용할 수있는 실험적 증거에 근거하여, 운동량 보존은 세 가지 기본 보존법 중 하나입니다 (다른 두 가지는 에너지 및 각 운동량 보존 법칙)

선형 운동량의 보존 공식은 물리학, 특히 충돌 문제에서 필수적입니다. 선형 운동량의 보호는 시스템의 질량 중심과 순 외부 힘에 따라 다릅니다.

선형 운동량 보존을위한 공식은 다음과 같이 제공됩니다.

초기 운동량 =최종 운동량

pi =pf

선형 운동량 공식 -

로 표현할 수 있습니다

p =mv

P는 선형 운동량이라고도합니다.

V는 선형 속도라고도합니다.

그리고 M은 몸의 질량입니다.

선형 운동량 방정식의 보존

운동량 보존 법칙에 따르면 분리 된 시스템에서 시스템의 총 운동량은 일정하다고 명시되어 있습니다. 다시 말해, 폐쇄 시스템에서 외부 힘이 작용하지 않으면 시스템 내의 총 운동량은 일정하게 유지됩니다. 이는 시스템 내의 모든 운동 에너지와 잠재적 에너지의 총계가 항상 0과 같음을 의미합니다. 운동량은 질량에 속도를 곱하여 계산됩니다. 따라서 폐쇄 시스템은 총 운동량이 보존되면 가속도가 없습니다.

모멘텀 보존 법칙은 뉴턴의 제 2 법칙에서 쉽게 설명 할 수 있습니다. 뉴턴의 두 번째 운동 법칙에 따르면 신체의 선형 속도 변화 속도는 항상 적용되는 순 외부 힘과 같습니다. 따라서 몸에 작용하는 순 외부 힘이 없어서 운동량을 바꿀 수 없어야합니다. 마찰이나 외부 압력이 작동하지 않아야합니다.

수학적으로-

로 표현할 수 있습니다

dpdt =d (mv) dt

=mdvdt

=ma

=fnet

물리학에서 운동량은 물체의 질량이 속도의 질량입니다. 신체에 작용하는 순 외부 힘은 중력으로 인해 작용하는 모든 힘의 합을 빼고 작용하는 모든 힘의 합입니다. 신체에서 작동하는 순 외부 힘이 0이라면, 총 운동량 변화율도 0이므로 운동량에는 전혀 변화가 없음을 의미합니다.

선형 운동량 보존

운동량 보존을 사용하여 찾을 수 있습니다. 2- 바디 시스템에 대해 운동량이 보존됩니다. 따라서 충돌 전후에 모든 신체의 운동량을 추가하면 동일합니다.

이제 다른 질량 V와 함께 움직이는 질량 M의 한 몸체가 다른 질량 M (처음에는 휴식 중)가 충돌하는 것을 살펴 보겠습니다. 충돌 전 총 운동량은 p =mv입니다. 충돌 후 총 운동량은 p '=(m+m) v'입니다. 우리는 p '=p라는 것을 알고 있으므로 (m+m) v'와 mv :

선형 운동량 보존 적용

운동량 보존은 물체의 질량과 속도 사이의 관계를 다루는 물리학의 기본 법칙입니다. 이 원칙은 뉴턴의 운동 법칙에서 파생 될 수 있습니다. 실제로 모멘텀 보존은 뉴턴의 제 2 법칙을 연장합니다.

운동량 보존의 가장 중요한 응용 중 하나는 로켓의 발사입니다. 로켓 연료 화상은 배기 가스를 아래쪽으로 밀고 있으며, 이로 인해 미사일도 위쪽으로 밀려납니다. 모터 보트도 같은 원칙에 따라 작업하고 있습니다. 그것은 물을 뒤로 움직이고 결과적으로 모멘텀 보존에 대한 반응으로 앞으로 밀려납니다.

한쪽 바퀴 또는 회전 축에 적용되는 견인은 자전거와 같은 움직이는 몸이 앞으로 나아가게합니다. 스티어링 휠이 바퀴를 밀고 앞으로 또는 뒤로 당기는 자동차에도 동일한 원리가 적용됩니다.

운동량 보존에 따르면 두 바디가 충돌하면 충돌 후 상대 속도가 상대적으로 동일합니다. 예를 들어, 두 대의 차가 20mph에서 서로를 향해 움직이면 충돌 후 둘 다 서로 20mph로 이동한다는 것을 의미합니다.

장력은 물건을 함께 당기는 데 사용될 수있는 힘입니다. 예를 들어, 프로펠러는 모터 보트의 추력 운동으로 물을 뒤로 당깁니다. 물을 작동시킬 때 속도를 유지하려고합니다. 프로펠러는이 원칙을 사용하여 물에 뒤로 힘을 가해 보트를 앞으로 추진합니다.

결론

선형 운동량의 보존에 따르면, 순 외부 힘이 신체 나 신체 시스템에 작용하지 않으면 순 선형 운동량이 일정하게 유지됩니다. 이 개념은 로켓 추진과 같은 많은 문제를 해결하는 데 사용됩니다. 선형 운동량 보존 법칙은 뉴턴의 제 2 법칙과 쉽게 관련 될 수 있습니다.

dpdt =fnet은 두 법칙을 연관시키는 수학적 방법입니다.