查看“︁自然科学/冲量 动量”︁的源代码
←
自然科学/冲量 动量
跳转到导航
跳转到搜索
因为以下原因,您没有权限编辑该页面:
您请求的操作仅限属于该用户组的用户执行:
用户
您可以查看和复制此页面的源代码。
==冲量== 给一个质量为<math>m</math>的物体施加一个力<math>\boldsymbol{F}</math>,那么这个力的作用效果跟力的大小、方向、作用时间均有关系。现在假设力的方向为水平上的某方向且保持不变,且物体在时间<math> t_0=0 </math>时刻具有速度<math>\boldsymbol{v_0}</math>。 经过<math> t</math>的时间的<math> t_1=t </math>时刻,根据牛顿第二定律,我们可以计算出物体此时的运动速度 <math display="block"> \boldsymbol{v_1} = \boldsymbol{v_0}+\boldsymbol{F}t/m </math>我们将两端同时乘以<math>m</math>并作适当的移项,可以得到 <math display="block"> \boldsymbol{F}t=m(\boldsymbol{v_1}-\boldsymbol{v_0})</math>我们知道,两个时刻的速度之差为物体在这段时间内速度的变化量,我们用<math> \Delta\boldsymbol{v}</math>来代替<math> (\boldsymbol{v_1}-\boldsymbol{v_0})</math>得 <math display="block"> \boldsymbol{F}t=m\Delta\boldsymbol{v}</math>从上式中,我们可以看出,质量一定的物体,速度的改变量'''只'''与受到的力和该力作用的时间有关。因此,对我我们来说,力和力的作用时间是一个有研究意义的量,现在我们将它定义为一个新的物理量——'''冲量''',一般用字母<math>\boldsymbol{I}</math>表示,即<math display="block">\boldsymbol{I} = \boldsymbol{F}t</math>容易知道,冲量是矢量。 == 冲量的计算 == 我们容易证明在任意时间段<math> t</math>内,合力<math>\boldsymbol{F}</math>的冲量<math>\boldsymbol{I}</math>等于各个分力<math> \boldsymbol{F_n}</math>的冲量<math> \boldsymbol{ I_n}</math>之和,即<math display="block"> \boldsymbol{I}=\sum \boldsymbol{I_n}</math>对于一个变力<math>\boldsymbol{F}</math>,我们假设时间段<math> T_0 </math>时刻至<math> T_n </math>时刻内各个时间段<math> t_1,t_2,...,t_n(t_i=T_{i+1}-T_i,T_i<T_{i+1}) </math>内力均保持恒定,分别为<math> \boldsymbol{F_1},\boldsymbol{F_2},...,\boldsymbol{F_n} </math>,则变力<math>\boldsymbol{F}</math>在<math> t=T_n-T_0 </math>的总冲量为各个<math>\boldsymbol{F}</math>保持恒定的时间段内的冲量之和。<math display="block"> \begin{align} \boldsymbol{I} &= \sum \boldsymbol{I_n} \\ &=\sum \boldsymbol{F_i}t_i\\ \end{align} </math>简单地讲,就是计算变力的冲量,可以将变力分为多个时间段内的恒力分别计算冲量再求和。 倘若变力<math>\boldsymbol{F}</math>随着时间不断变化,那么我们可以考虑使用微元法或微积分计算某个时间段内的冲量。 == 动量 == 在某个参考系下,物体质量和速度的乘积,称为物体在该参考系下的动量,即 <math display="block"> \boldsymbol{p}=m\boldsymbol{v} </math> 显然动量是矢量,并且物体的动量和参考系的选择有关。 动量,是一个人为定义的物理量,和动能一样,我们定义了一个新的物理量从另一个角度来描述物体运动的特性。动量是解决碰撞过程有关问题的良好的工具。同时由于动量和速度成正比,计算量远小于动能,因此解决问题时使用动量可以化简计算。我们即将解释动量和冲量的关系。 ==冲量和动量的关系== 假设质量为<math>m</math>物体在<math> t_0=0</math>时刻速度为<math>\boldsymbol{v_0}</math>,在<math> t_0</math>到<math> t_1=t</math>之间,物体受到的合外力恒定且为<math>\boldsymbol{F}</math>,那么由牛顿第二定律,我们可以计算出物体在<math> t_1</math>时刻的速度 <math display="block">\begin{align} \boldsymbol{v_1} & = \boldsymbol{v_0}+\boldsymbol{a}t \\ & = \boldsymbol{v_0}+\frac{\boldsymbol{F}t}{m} \\ \end{align}</math>将<math>\boldsymbol{v_0}</math>移动到等式左边,然后两边同时乘以<math>m</math>得 <math display="block">m\boldsymbol{v_1}-m\boldsymbol{v_0}=\boldsymbol{F}t</math>等式左边为物体在这段时间内的动量变化量,等式右边为物体受到的合力的冲量,我们用相应的字幕代替上式的左右端则有 <math display="block">\Delta\boldsymbol{p}=\boldsymbol{I}</math>对于变力,我们可以将它分解为多个时间段内的恒力,而对于那些不断变化的力,我们总是可以将它看作很多个微小时间段内的恒力,因此同样有以上结论:'''(在一定参考系下)一定时间内,物体的动量改变量等于其合力的冲量。'''这个结论叫做'''动量定理'''。
返回
自然科学/冲量 动量
。
导航菜单
个人工具
登录
命名空间
页面
讨论
不转换
查看
阅读
查看源代码
查看历史
更多
搜索
导航
首页
最近更改
随机页面
MediaWiki帮助
特殊页面
工具
链入页面
相关更改
页面信息