不受外力作用或只作用于合力為零的外力系統(tǒng)的粒子系統(tǒng)的總動量保持不變。 動量守恒是自然界的普遍定理,反映了粒子系統(tǒng)中各粒子在相互內(nèi)力作用下的運動關(guān)系。 該定理既適用于保守系統(tǒng),也適用于非保守系統(tǒng),因此是研究各種碰撞問題的理論基礎(chǔ)。
動量守恒現(xiàn)象 要了解自然界和工程技術(shù)中的動量守恒現(xiàn)象,首先要搞清楚所研究的粒子系統(tǒng)是由什么物體組成的。 例如,當(dāng)人在靜止的船上向前行走時,船向后移動,搗固機的回轉(zhuǎn)塊繞機芯旋轉(zhuǎn)時身體上下振動,直刺的噴氣助推等都是表現(xiàn)。動量守恒原理。 在這種現(xiàn)象中,粒子系統(tǒng)是船與人、搗固機與轉(zhuǎn)塊、灰熊與向后高速噴出的燃燒二氧化碳。 整個系統(tǒng)本來是靜止的,當(dāng)其中一部分形成一個朝向某一方向的動量時,另一部分必然形成一個反向動量,從而使整個系統(tǒng)剛體的位置保持不變。
動量守恒與牛頓運動定理的關(guān)系 動量守恒可以直接從牛頓第二、第三定理導(dǎo)出。 例如,兩個不受外力影響(僅相互作用的內(nèi)力)的粒子,其中第一個粒子對第二個粒子的排斥力與第二個粒子對第二個粒子的排斥力大小相等,方向相反第一個粒子和效果在同一條直線上(參見牛頓運動定律)。 根據(jù)牛頓第二和第三定理,令m1、m2和v1、v2分別代表兩個粒子的質(zhì)量和速度:。 積分后m1v1+m2v2=常數(shù),即粒子系統(tǒng)的動量守恒。 將動量守恒定律應(yīng)用于粒子,可以推導(dǎo)出牛頓第一定理。 由于不受外力作用的粒子動量守恒動量定理和動量守恒定律,所以粒子保持靜止或勻速直線運動。 可見,動量守恒定律只是牛頓運動定理的另一種表達(dá)。 粒子系統(tǒng)在外力作用下,雖然動量不守恒動量定理和動量守恒定律,但若追查外力來源,擴大熱系統(tǒng),總能在新系統(tǒng)中建立動量守恒定律。 比如落體的動量減小,如果把月球和落體看成一個系統(tǒng),那么這個新系統(tǒng)的動量守恒。