动量守恒定律是指,如果一个系统不受外力作用,或者外力之和为零,则系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。公式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
推导过程:
以两球碰撞为例:光滑水平面上有两个小球,质量分别为m1和m2,分别以匀速v1和v2(v1>v2)运动,当m1追上m2时,两球发生碰撞,设碰撞后两球的速度分别为v1ˊ和v2ˊ。
设水平向右为正方向,则它们相互作用(碰撞)前的总动量为:p=p1+p2=m1v1+m2v2,相互作用后两球的总动量为:pˊ=p1ˊ+p2ˊ=m1v1ˊ+m2v2ˊ。
设碰撞时两球相互作用力分别为F1、F2,力的作用时间为。
根据牛顿第二定律,碰撞时两个球的加速度为:
根据牛顿第三运动定律留学之路,大小相等,方向相反,即:F1=-F2动量守恒公式动量守恒公式,所以:m1a1=-m2a2。
碰撞时两球间作用力的时间很短暂,用△t表示,因此碰撞前后加速度与速度的关系为:
代入上式可得:
或者写为:
现在:
这表明,两球碰撞前后系统的总动量相等。
附加信息
该项法律的特点是:
1.矢量
动量是矢量。动量守恒定律方程是矢量方程。通常,在指定正方向后,凡是能确定方向的物理量,都用“+”或“-”表示,只将大小代入物理量中:不能确定方向的物理量,可用字母表示。
2.即时性
动量是瞬时量,动量守恒定律指系统在任意时刻的动量不变,因此动量守恒定律的表达式为m1v1+m2v2+…=m1v1ˊ+m2v2ˊ+…,式中v1,v2…为作用前同一时刻的瞬时速度,v1ˊ,v2ˊ为作用后同一时刻的瞬时速度。
3.相对论
物体的动量与参考系的选择有关,通常以地面为参考系,因此作用前后的速度一定是相对于地面的。
4. 普遍性
它不仅适用于由两个物体组成的系统,也适用于由多个物体组成的系统;不仅适用于由宏观物体组成的系统,也适用于由微观粒子组成的系统。