
物理學中的重要定律之一。物體系在不受外力作用或所受合外力為零時,系統的總動量保持不變。物體系所受外力不為零,但在某一方向上外力的分力為零時,總動量在該方向上的分量保持不變。
動量守恒定律是物理學中的一條基本定律,指在一個封閉系統(不受外力或所受外力矢量和為零)中,所有物體的總動量保持不變。該定律反映了物體運動狀态轉移過程中的普遍規律,是經典力學的核心原理之一。
核心定義
系統内各物體相互作用(碰撞、爆炸等)時,無論作用過程如何複雜,系統總動量(所有物體動量的矢量和)在作用前後保持不變。若系統初始總動量為 $vec{P_0}$,作用後為 $vec{P_t}$,則滿足:
$$ vec{P_0} = vec{P_t} $$ 其中動量 $vec{p} = mvec{v}$(質量 $m$ 與速度 $vec{v}$ 的乘積)。
適用條件
數學表達
對由 $n$ 個物體組成的系統:
$$ sum{i=1}^{n} mi vec{v{i0}} = sum{i=1}^{n} mi vec{v{it}} $$ $mi$ 為第 $i$ 個物體的質量,$vec{v{i0}}$ 和 $vec{v_{it}}$ 分别為其初、末速度。
定義動量守恒定律為:“孤立系統中所有質點的動量矢量和恒定不變。”
(來源:上海辭書出版社,2019)
指出該定律是牛頓運動定律的推論,適用于宏觀與微觀系統。
(來源:中國大百科全書出版社,2009)
強調定律在粒子物理、天體運動等領域的基礎性作用。
(來源:中科院物理所官網)
注:以上定義綜合權威文獻與物理教材,嚴格符合經典力學框架。實際應用中需注意相對論效應或量子尺度下的修正。
動量守恒定律是物理學中的核心定律之一,它描述了封閉系統内動量的總量保持不變的現象。以下是詳細解釋:
動量守恒定律指:當一個系統不受外力作用或所受外力的矢量和為零時,該系統的總動量(包括大小和方向)保持不變。其數學表達式為: $$ sum mathbf{p}{text{初}} = sum mathbf{p}{text{末}} $$ 其中動量 (mathbf{p} = mmathbf{v})(質量 (m) 與速度 (mathbf{v}) 的乘積)。
該定律源于牛頓第三定律(作用力與反作用力相等反向)。對于兩物體組成的系統: $$ m_1mathbf{v}_1 + m_2mathbf{v}_2 = m_1mathbf{v}_1' + m_2mathbf{v}_2' $$ 更廣義上,動量守恒與空間平移對稱性相關(由諾特定理揭示)。
假設兩物體質量分别為 (m_1=2 text{kg}) 和 (m_2=3 text{kg}),初速度分别為 (v_1=4 text{m/s}) 和 (v_2=0)。碰撞後 (m_1) 速度為 (1 text{m/s}),則 (m_2) 的速度 (v_2') 滿足: $$ 2 times 4 + 3 times 0 = 2 times 1 + 3 times v_2' quad Rightarrow quad v_2' = 2 text{m/s} $$
動量守恒定律在工程、航天、微觀粒子研究等領域均有廣泛應用,是分析物理系統動态行為的基礎工具。
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