物理教育-動量(2)

2021-03-01 十月嬉士
公式

p(動量)=m(質量)·v(速度)

摺疊編輯本段基本性質

動量是矢量,用符號p表示。

質點組的動量為組內各質點動量的矢量和。

動量是一個守恆量,這表示為在一個封閉系統(不受外力或外力矢量和為0)內動量的總和不變。

物體的機械運動都不是孤立地發生的,它與周圍物體間存在著相互作用,這種相互作用表現為運動物體與周圍物體間發生著機械運動的傳遞(或轉移)過程,動量正是從機械運動傳遞這個角度量度機械運動的物理量,這種傳遞是等量地進行的,物體2把多少機械運動(即動量)傳遞給物體1,物體2將失去等量的動量,傳遞的結果是兩者的總動量保持不變。

從動力學角度看,力反映了動量傳遞快慢的情況。

與實物一樣,電磁場也具有動量。例如光子的動量為p=hk/(2π),其中h為普朗克常量,k為波矢,其大小為k=(2π)/λ (λ 為波長),方向沿波傳播方向。

摺疊編輯本段動量守恆定律摺疊起源

動量守恆定律是最早發現的一條守恆定律,它起源於16~17世紀西歐的哲學家們對宇宙運動的哲學思考。

觀察周圍運動著的物體,我們看到它們中的大多數,例如跳動的皮球、飛行的子彈、走動的時鐘、運轉的機器,都會停下來。看來宇宙間運動的總量似乎在減少。整個宇宙是不是也像一架機器那樣,總有一天會停下來呢?但是,千百年來對天體運動的觀測,並沒有發現宇宙運動有減少的跡象。生活在16、17世紀的許多哲學家認為,宇宙間運動的總量是不會減少的,只要能找到一個合適的物理量來量度運動,就會看到運動的總量是守恆的。這個合適的物理量到底是什麼呢?

摺疊笛卡兒定義

法國哲學家兼數學家、物理學家笛卡兒提出,質量和速率的乘積是一個合適的物理量。可是後來,荷蘭數學家、物理學家惠更斯(1629—1695)在研究碰撞問題時發現:按照笛卡兒的定義,兩個物體運動的總量在碰撞前後不一定守恆。

摺疊牛頓動量定義

牛頓在總結這些人工作的基礎上,把笛卡兒的定義作了重要的修改,即不用質量和速率的乘積,而用質量和速度的乘積,這樣就找到了量度運動的合適的物理量。牛頓把它叫做「運動量」,就是現在說的動量。1687年,牛頓在他的《自然哲學的數學原理》一書中指出:某一方向的運動的總和減去相反方向的運動的總和所得的運動量,不因物體間的相互作用而發生變化;還指出了兩個或兩個以上相互作用的物體的共同重心的運動狀態,也不因這些物體間的相互作用而改變,總是保持靜止或做勻速直線運動。

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