牛顿力学
动量
动量 p=mv 是描述平动的矢量,其变化与冲量有关。
动量结合质量和速度并保留运动方向。缓慢的卡车也可能比快速自行车更难停下。
定义: 动量与冲量
牛顿力学中质量不变, 的单位为kg·m/s。合力冲量等于动量变化;恒力时 。
冲量与动量
由 ,速度反向会使动量反向。牛顿第二定律一般式为 ; 假设质量不变。
例题: 汽车制动
一辆1000 kg汽车从20 m/s减速至15 m/s。求。
解答
取初始方向为正, kg·m/s;负号表示方向相反。
快速检测
力随时间变化时,除非力恒定,否则不能把某一瞬时值乘以整个时间间隔。冲量是力—时间图像下的带符号面积;一维情况下平均力为 。安全气囊延长停车时间,因此相同动量变化对应较小的乘员平均受力。
一种实用方法是将动量分解为分量:、。两个运动方向垂直时,不能直接相加动量大小;应先分别相加分量,再用勾股定理求大小。例如总分量为6和8 kg·m/s时,合动量大小为10 kg·m/s。SI单位中 N·s= kg·m/s,可用于检查冲量定理的量纲。
物体在有限时间内的动量变化由该时间内累积的合外力冲量决定。矢量分量中的负号表示方向相反,并非大小为负。为避免歧义,应说明参考系和坐标正方向。最后还要检查各分量的单位与方向。
质量2 kg物体以3 m/s向东运动,动量是多少?
动量变化等于什么量?
参考文献
- Young, Freedman (2019). University Physics